Quelles sont les Sources de caroténoïdes?

Les caroténoïdes, en raison de leurs propriétés antioxydantes et anticancéreuses, ont été largement appliqués dans les industries pharmaceutique, sanitaire, alimentaire et cosmétique [1]. Leurs sources principales sont les microalgues, les plantes supérieures, les microorganismes et certains animaux. Puisque les types de caroténoïdes présents dans chaque type d’algues ou de plantes varient considérablement, différentes méthodes d’extraction doivent être utilisées pour isoler les divers caroténoïdes de différentes algues ou plantes. L’astaxanthine et le β-carotène extraits de microalgues ont déjà été commercialisés. Ces dernières années, la demande de caroténoïdes a considérablement augmenté. Selon les statistiques, le taux de croissance annuel composé (tca) de la valeur de marché des caroténoïdes de 2016 à 2021 était de 3,5%; D’ici 2021, la valeur de la production mondiale pourrait atteindre 1,52 milliard USD [2].

Le développement économique a amélioré les gens et#39; S la nutrition et la santé, et une demande accrue de caroténoïdes. En outre, par rapport aux caroténoïdes synthétisés chimiquement, les caroténoïdes synthétisés naturellement sont plus favorisés. Cependant, en raison de la faible teneur en caroténoïdes des algues et des plantes, même avec le développement continu des technologies d’extraction, il est encore difficile de répondre à la demande croissante de caroténoïdes naturels. Les progrès constants des technologies de biologie synthétique ont considérablement favorisé la synthèse des caroténoïdes et des caroténoïdes désoxydiques dans les cellules hôtes microbiennes [3]. La forte hydrophobie des caroténoïdes les rend facilement incorporés dans les membranes bilayères des phospholipides, ce qui pose des défis importants pour les cellules hôtes et, dans une certaine mesure, limite la sélection de cellules hôtes appropriées pour la synthèse des caroténoïdes [4] [traduction]. Avec l’élucidation plus poussée de la voie de synthèse des caroténoïdes, la plupart des enzymes et des gènes régulateurs impliqués dans les réactions catalytiques ont été identifiés. Cela fournit une base théorique pour la construction d’usines cellulaires produisant des caroténoïdes et fournit également un soutien scientifique pour leur application répandue dans des industries telles que la médecine, les cosmétiques et l’alimentation.

1 Sources et fonctions biologiques des caroténoïdes

Les caroténoïdes sont divers et largement distribués, avec des caroténoïdes trouvés dans les feuilles et les pétales des plantes supérieures, des microorganismes et des algues [5]. La plupart des molécules caroténoïdes ont une chaîne polyène conjuguée à double liaison C40 et un anneau de carbone terminal dans leur squelette moléculaire, et les caractéristiques de chaque caroténoïde sont déterminées par les types d’anneaux aromatiques et de groupes fonctionnels contenant de l’oxygène [6]. Sur la base des caractéristiques structurelles chimiques et de la présence de groupes fonctionnels, les caroténoïdes peuvent être classés en carotènes et xanthophylles. Non seulement les caroténoïdes régulent la croissance et le développement des plantes, mais ils ont également des relations étroites avec la nutrition et la santé humaines [7]. Ce sont des antioxydants naturels qui ont des fonctions préventives et de réduction des maladies [8] et qui servent de précurseurs à la biosynthèse de la vitamine A (rétinol).

1.1 Sources de caroténoïdes

Les caroténoïdes naturels sont principalement obtenus à partir d’algues, de plantes et de fermentation microbienne. Dans les algues, Haematococcus pluvialis et Dunaliella salina peuvent synthétiser respectivement l’astaxanthine et le β-carotène; Haematococcus pluvialis a la plus grande capacité à synthétiser l’astaxanthine, l’astaxanthine représentant environ 90% du total des caroténoïdes dans la cellule, et son poids peut atteindre environ 7% du poids des cellules sèches [9]. Les bactéries et les champignons peuvent également synthétiser les caroténoïdes, comme l’erwinia et la levure de Fife rouge [10]. Les racines, les tiges, les feuilles et les pétales des plantes supérieures peuvent également synthétiser divers caroténoïdes. En raison des voies naturelles de synthèse des caroténoïdes dans les algues, les micro-organismes et les systèmes végétaux, ils sont des candidats idéaux pour les usines cellulaires de synthèse des caroténoïdes.

L’astaxanthine appartient à la classe des kétocaroténoïdes et se trouve largement dans les algues, les champignons et les bactéries. Il a trois isomères optiques: lévo-astaxanthine, dextro-astaxanthine, et all-trans-astaxanthine. Différents isomères présentent des variations dans l’activité antioxydante [11]. Le β-carotène est largement répandu dans la nature, avec deux anneaux β-caroténoïdes à son extrémité terminale [12]. Il existe principalement sous quatre formes isomériques, et la principale différence entre le β-carotène synthétisé naturellement et le β-carotène synthétisé chimiquement réside dans la proportion d’isomères all-trans et cis [13]. La lutéine se trouve principalement dans les feuilles et les fleurs des plantes vertes [14]. Sa structure moléculaire chimique comprend deux anneaux cétoniques et trois centres chiraux, avec huit isomères coexistant dans la nature. Elle participe principalement à la capture de l’énergie lumineuse, à la régulation de la croissance et du développement des plantes, etc.[15]. La plupart des algues contiennent de la lutéine, comme chlorelle, chlorelle vulgaris, et chlorelle vulgaris. Parmi ceux-ci, chlorelle a la teneur la plus élevée et est une souche d’algues avantageuse pour la production de lutéine [16].

1.2 fonctions biologiques des caroténoïdes

Les caroténoïdes, en raison de leurs fortes propriétés antioxydantes, jouent un rôle très important dans la défense antioxydante (tableau 1). Des études ont montré que l’ajout de 250 mg/kg de poids corporel de lutéine réduit non seulement efficacement les dommages oxydatifs induits par les radiations chez les souris albinos, mais aide également à maintenir la stabilité de leur système antioxydant [17]. De plus, les différents caroténoïdes présentent des variations significatives de leur pouvoir antioxydant, et lorsqu’ils sont combinés dans des rapports de concentration spécifiques, ils présentent des effets synergiques dans l’activité antioxydante. Par exemple, lorsque le rapport de concentration d’astaxanthine / β-carotène est de 1:1, leur effet antioxydant synergique est plus fort [18]; Lorsque le rapport massique de la zéaxanthine à la lutéine est de 2:1, leur effet antioxydant synergique est plus fort [19].

La lutéine et la zéaxanthine sont des composants importants du pigment maculaire dans la cornée humaine, protégeant la rétine des dommages causés par la lumière bleue et améliorant l’acuité visuelle [20]. Par conséquent, la lutéine est couramment utilisée dans les suppléments de santé oculaire pour prévenir et atténuer la dégénérescence maculaire liée à l’âge, les cataractes et les maladies neuronales rétiniennes [21]. Lorsque l’apport en lutéine et en zéaxanthine est insuffisant, le risque de dégénérescence maculaire augmente [22]. Parmi les caroténoïdes, l’astaxanthine et la canthaxanthine présentent de meilleurs effets anticancéreux. Des études ont montré que l’astaxanthine réduit considérablement l’incidence du cancer, inhibe la prolifération maligne et les métastases des cellules cancéreuses, et réduit le poids et la taille de la tumeur [23]. L’astaxanthine présente une activité anticancéreuse encore plus élevée. Des études indiquent que l’apoptose cellulaire induite par l’astaxanthine est associée aux espèces réactives d’oxygène (ROS), et que la toxicité cellulaire induite par l’astaxanthine conduit au clivage catalytique des caspase-3 et -9 [24]. Des études sur le cancer de la prostate ont révélé que la fucoxanthine et son mmetabolite fucoxanthinol peuvent inhiber la croissance cellulaire, induire l’apoptose dans les cellules PC-3 du cancer de la prostate, et activer la caspase-3 [25]. La fucoxanthine et le fucoxanthinol peuvent également induire l’arrêt du cycle des cellules tumorales en régulant l’expression de diverses molécules et des voies de transduction des signaux [26].

2. Biosynthèse des caroténoïdes

2.1. - Biosynthèse caroténoïde

Les voies de synthèse des caroténoïdes dans les plantes ont été étudiées de manière plus approfondie. Au cours des dernières années, des scientifiques ont effectué des analyses approfondies des voies de synthèse chez les micro-organismes et les algues, révélant que les différents organismes ont des voies de synthèse distinctes, ce qui entraîne des types et des rendements différents de caroténoïdes [28]. Les enzymes nécessaires à la synthèse des caroténoïdes diffèrent entre les plantes et les micro-organismes, avec des fonctions plus spécialisées dans les plantes. Par exemple, les enzymes responsables de catalyser la synthèse de l’octahydrolycopène et la cyclisation du lycopène sont effectuées par deux enzymes distinctes dans les plantes, tandis que dans la levure et les moisissures, ce processus est complété par une seule enzyme [29-30].

Bien que les microalgues soient classées comme plantes inférieures, elles possèdent les caractéristiques des plantes supérieures et des micro-organismes, leur permettant de synthétiser une grande variété de caroténoïdes. Ils peuvent synthétiser l’α-carotène et la lutéine, qui sont uniques aux plantes supérieures, ainsi que les caroténoïdes tels que l’astaxanthine et la canthaxanthine, que l’on trouve couramment dans les micro-organismes. Par conséquent, les microalgues présentent des avantages uniques pour leur utilisation comme cellules hôtes pour la synthèse des caroténoïdes [31]. L’élucidation de la voie de synthèse des caroténoïdes fournit une base théorique pour la construction d’usines cellulaires de synthèse des caroténoïdes. La synthèse commence avec le composé précurseur de géranylgeranyl pyrophosphate (GGPP). La section suivante décrit brièvement le processus de synthèse des caroténoïdes en utilisant des plantes supérieures comme exemple (Figure 2).

2.1.1 la voie de biosynthèse du GGPP

La biosynthèse du GGPP est une étape cruciale dans la synthèse des caroténoïdes, et son processus de synthèse peut être simplement divisé en deux étapes principales: la synthèse du précurseur isopentenyl diphosphate (IPP) et la synthèse du diméthylallyl diphosphate (DMAPP) à partir de IPP. Selon l’emplacement de la synthèse, la voie de synthèse de la ppi peut être divisée en voie de mévalonate et voie de DMAPP. DMAPP); Et la synthèse du GGPP à partir des précurseurs IPP et DMAPP. Selon l’endroit où la synthèse se produit, la voie de synthèse de la ppi est ensuite divisée en voie de l’acide mévalonique (MVA) [32] et voie de méthyl érythritol phosphate (MEP) [33], toutes deux compartimentées. Parmi ceux-ci, la voie MVA se trouve principalement dans la matrice cytoplasmique et le réticulum endoplasmique de la plupart des mammifères et des cellules de levure, avec le coenzyme acétyle A comme matière première; La voie MEP est généralement présente dans les protoplastes de plantes supérieures, de certaines bactéries et d’algues [34], avec le 3-phosphoglycérate (GA-3-P) et le pyruvate comme matières premières [35]. Après la formation de l’ipp et du DMAPP, les étapes catalytiques des voies MVA et MEP sont largement identiques.

2.1.2 synthèse des caroténoïdes à partir du GGPP

A partir du GGPP, les enzymes qui interviennent dans la synthèse de divers caroténoïdes comprennent les oxydoréductases (EC1) telles que PDS (phytoène dénaturase) et ZDS (ζ-carotène dénaturase), les enzymes transferases (EC2) telles que PSY (phytoène synthase), et les enzymes isomérase (EC5) telles que LCYe (lycopène ε-cyclase) et LCYb (lycopène β-cyclase), entre autres.

Le processus principal est le suivant: premièrement, le GGPP est catalysé par PSY pour synthétiser le phytoène, et d’autres caroténoïdes sont ensuite dérivés du phytoène par déshydrogénation et cyclisation. PSY est l’enzyme clé limitant le taux dans cette voie, avec ses gènes codants étant CrtB dans les bactéries et PSY dans les eucaryotes. La modulation de son niveau d’expression ou de son activité peut réguler le flux de la voie métabolique [36] [traduction]. Par exemple, dans les tissus de callus dérivés du colza et de la pomme de terre, la surexpression du PSY constitutif augmente la teneur totale en caroténoïdes dans les cellules, et la synthèse du β-carotène est également considérablement améliorée [37].

Puisque PSY est un gène à copie unique dans la plupart des plantes, il est une cible idéale pour améliorer la teneur en caroténoïdes des plantes en utilisant des techniques de génie génétique [38]. Deuxièmement, l’octahydrolycopène est converti en ζ-caroténoïde sous la catalyse de PDS, et ζ-caroténoïde est ensuite converti en lycopène sous la catalyse de ZDS. Gao et al. [39] ont constaté que la lumière blanche peut inhiber l’expression des CPPD et des CPZD dans le callus de pamplemousse (Citrus paradisi), réduisant ainsi la synthèse du lycopène. Qin et al. [40] ont constaté qu’après la mutation du gène AtPDS3 dans la voie de synthèse des caroténoïdes d’arabidopsis, les niveaux d’expression de gènes tels que l’atpsy et l’atzd ont considérablement diminué, ce qui a entraîné une altération de la synthèse des caroténoïdes et une inhibition des voies de synthèse de la chlorophylle et de la gibberellin.

Le lycopène peut être converti en différents caroténoïdes sous la catalyse de différentes enzymes: sous la catalyse du CrtE, il peut être cyclisé pour former du δ-carotène, qui est ensuite converti en ε-carotène; Sous la catalyse du CrtY, il peut être converti en γ-carotène, qui est ensuite converti en β-carotène. De plus, le CrtB peut catalyser la conversion de δ-carotène en α-carotène. Les types de caroténoïdes synthétisés à partir du GGPP sont extrêmement divers, constituant un composant important de la voie naturelle de synthèse des caroténoïdes. Une compréhension approfondie de cette voie fournira des bases théoriques pour la conception, la modification et l’application des voies de biosynthèse des caroténoïdes.

2.2 synthèse des caroténoïdes en xanthophylles

La voie métabolique de synthèse de pigments xanthophylles à partir de caroténoïdes nécessite cinq types d’oxydoréductases, y compris LUT1 (caroténoïde ε-hydroxylase), CrtZ (β-carotène 3-hydroxylase), LUT5 (β-ring hydroxylase), ZEP (zéaxanthine époxidase), et VDE (violaxanthine deepoxidase). Après avoir subi des réactions d’hydroxylation consécutives, le β-carotène forme d’abord de la β-cryptoxanthine, qui est ensuite convertie en zéaxanthine.

Parmi ceux-ci, le processus par lequel la zéaxanthine subit une ouverture circulaire pour former la flavoquinone, qui est ensuite convertie en violaxanthine, est réversible; Les enzymes qui catalysent la réaction en avant à deux étapes (c’est-à-dire la réaction de cyclisation) sont toutes des ZEP, et la réaction se produit dans des conditions de faible lumière ou d’obscurité. Chez Arabidopsis, le gène codant pour cette enzyme est l’ataba1; Les enzymes catalysant la réaction inverse en deux étapes (c’est-à-dire la réaction de décyclisation) sont toutes du ZEP, et la réaction se produit dans des conditions de forte lumière; Chez Arabidopsis, le gène codant pour cette enzyme est AtNPQ1, et le cycle entier est appelé cycle de la lutéine (cycle de la lutéine) [41]. Actuellement, les enzymes catalytiques intervenant dans chaque étape de la réaction ont été identifiées, en particulier chez les plantes Arabidopsis supérieures (tableau 2). L’étude de la voie de synthèse du caroténoïde à la lutéine peut être utilisée pour des méthodes d’évolution dirigée ou de réponse au stress pour synthétiser des types spécifiques de caroténoïdes.

3 Construction d’usines cellulaires de synthèse de caroténoïdes et stratégies de biologie synthétique

La voie de biosynthèse des caroténoïdes peut être divisée en voies en amont et en aval, avec la plus basique IPP/DMAPP comme noeud. La voie en amont implique la synthèse de la pip et du DMAPP, qui peut être réalisée par deux voies: MEP et MVA. La voie en aval commence à partir de l’ipp et du DMAPP, subit de multiples réactions et modifications, et finalement synthétise divers caroténoïdes et leurs Produits dérivés.

La construction d’une usine cellulaire de synthèse de caroténoïdes est un processus complexe impliquant l’assemblage et l’adaptation de plusieurs modules. Cela nécessite non seulement la sélection de composants catalytiques appropriés en fonction du produit cible, mais aussi, dans certains cas, l’amélioration de la synthèse du NADPH et de l’atp, un apport accru de précurseurs du GGPP, ou l’introduction d’une voie exogène MVA pour atténuer les effets d’inhibition de la rétroaction des intermédiaires métaboliques [42]. Les composants catalytiques nécessaires aux voies de synthèse des caroténoïdes comprennent diverses enzymes qui catalysent les réactions chimiques de la voie, telles que les synthases, les déshydrogénases, les cyclases, les hydroxylases et les kétolases. Pour augmenter le rendement en caroténoïdes, il est nécessaire de maximiser le flux métabolique des substrats vers les produits cibles dans les cellules hôtes tout en minimisant la production de sous-produits non essentiels ou intermédiaires métaboliques. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner les cellules hôtes optimales et les composants catalytiques et de les combiner de manière optimale à partir de multiples dimensions, y compris les propriétés catalytiques, les niveaux d’expression et l’adaptabilité de l’hôte.

3.1 sélection et modification des cellules hôtes de synthèse caroténoïde

Le développement continu de technologies de biologie synthétique a considérablement avancé la synthèse efficace des caroténoïdes et de leurs dérivés dans des cellules de châssis telles que Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae et Yarrowia lipolytica (tableau 3). La plupart des caroténoïdes présentent une forte hydrophobicité, ce qui entraîne des dommages importants aux structures de la membrane cellulaire et altère les fonctions physiologiques cellulaires normales après la synthèse dans les cellules [44]. De plus, les structures membranaires limitées dans les cellules microbiennes du châssis limitent également le potentiel d’augmenter les rendements en caroténoïdes. En outre, les fortes propriétés réductrices des caroténoïdes peuvent déclencher des réponses de stress dans les cellules du châssis, conduisant à une augmentation significative des niveaux d’espèces réactives d’oxygène intracellulaire (ROS) et l’inhibition de la rétroaction de la croissance cellulaire [45].

Par conséquent, l’emploi de promoteurs inductibles pour découpler la croissance et la production des souches de production [46], en créant des transporteurs techniques et des systèmes de transport des vésicules membranaires, peut favoriser l’efflux de caroténoïdes, atténuer le stress du système membranaire [47] et réduire l’effet d’inhibition de la rétroaction sur la synthèse des caroténoïdes. L’environnement interne complexe des cellules du châssis détermine que la synthèse des produits cibles est inévitablement influencée par divers facteurs intracellulaires. En particulier, les gènes endogènes non essentiels influencent significativement la capacité de synthèse des caroténoïdes [48]. La régulation, la conception et la modification de gènes non essentiels dans la cellule hôte peuvent améliorer la compatibilité entre les modules d’expression exogène et leur environnement interne, améliorer la tolérance cellulaire et renforcer le flux métabolique dans la voie cible.

Toutefois, compte tenu du nombre limité de gènes non essentiels pouvant être conçus rationnellement et de leur impact limité sur l’environnement interne, des stratégies de conception non rationnelles, comme la mutagénèse aléatoire, sont nécessaires pour accroître la diversité génétique et phénotypiques, accélérant ainsi l’évolution des souches en laboratoire [49].

Les systèmes de châssis de plantes, plus proches des hôtes naturels des produits en termes d’expression protéique, de modification post-traductionnelle et d’environnement catalytique, ont attiré de plus en plus l’attention des chercheurs ces dernières années. Actuellement, les chercheurs peuvent utiliser le tabac, la tomate et le riz comme cellules de châssis pour produire des caroténoïdes comme le lycopène [50]. Par exemple, le Professeur Liu Yaoguang&#L’équipe a introduit la voie de synthèse des caroténoïdes dans l’endosperme du riz, ce qui a donné lieu à une nouvelle variété de riz riche en divers caroténoïdes [51]. De plus, Chlamydomonas reinhardtii et Synechocystis, qui possèdent des voies naturelles de synthèse des caroténoïdes, sont également des cellules de châssis végétales idéales [52].

3.2 assemblage modulaire et adaptation de la voie de synthèse des caroténoïdes

La construction d’usines de cellules caroténoïdes implique l’assemblage de plusieurs modules, ainsi que la combinaison et l’adaptation de facteurs tels que les performances catalytiques et les niveaux d’expression entre les modules de voie. Le but ultime est de maximiser le flux métabolique du substrat au produit cible tout en minimisant l’accumulation de sous-produits non essentiels et intermédiaires métaboliques [53]. Les enzymes limitant le taux dans la synthèse des caroténoïdes comprennent le CrtE, le CrtI, le CrtZ et le CrtW, qui présentent une spécificité de substrat relativement large et peuvent catalyser de multiples réactions consécutives. Cependant, les enzymes limitant le taux provenant de différentes sources peuvent nécessiter différents nombres d’étapes de réaction lorsqu’ils catalysent des réactions consécutives, ce qui a une incidence significative sur la proportion du composé cible dans la teneur totale en caroténoïdes [54]. De plus, les différences dans la sélectivité du substrat entre les composants catalytiques peuvent influer sur les taux de conversion des intermédiaires métaboliques [55]. Par conséquent, le tri et la combinaison de composants catalytiques provenant de différentes sources constituent une stratégie efficace pour améliorer le flux de synthèse des caroténoïdes et réduire l’accumulation de intermédiaires métaboliques [56].

En outre, le réglage des niveaux d’expression des modules peut également améliorer le flux métabolique global et affaiblir les étapes limitant la vitesse [57]. Lors de la modulation de l’intensité d’expression du module, des facteurs tels que la force du promoteur, le numéro de copie et la position d’intégration du module sur le chromosome peuvent être modifiés. Typiquement, les modules peuvent être clonés en différents plasmides pour l’expression, ce qui facilite l’établissement rapide de bibliothèques d’expression avec des intensités d’expression diverses et permet l’ajustement des niveaux d’expression pour différents modules. En outre, en combinant différentes forces de promoteur et en ajustant l’origine de réplication du plasmide, la diversité de la bibliothèque peut être augmentée, et la gamme dynamique de l’intensité d’expression du module peut être étendue [58]. Pour obtenir une expression stable des modules de gènes de la voie de synthèse des caroténoïdes, l’approche d’intégration du génome du châssis peut être adoptée. La position d’insertion et le numéro de copie des modules d’expression sur le chromosome influencent de manière significative le niveau d’expression global des modules et le flux de la voie de synthèse des caroténoïdes.

Dans la construction d’usines cellulaires caroténoïdes, pour atteindre une compatibilité optimale entre les modules, il est nécessaire de passer en évidence divers facteurs tels que la performance catalytique des éléments catalytiques, le nombre de copies de gènes, les niveaux d’expression, et la position d’intégration et l’ordre d’arrangement des éléments sur le chromosome. Cela nécessite la construction d’une bibliothèque suffisamment grande pour répondre à la couverture requise. L’ingénierie métabolique modulaire (MME) peut regrouper et regrouper les unités catalytiques impliquées dans les voies métaboliques, en traitant chaque groupe d’unités catalytiques comme un module [59]. Cette méthode consiste uniquement à équilibrer les niveaux d’expression entre les modules, ce qui réduit considérablement la complexité de la construction de l’usine de cellules caroténoïdes.

4 résumé et perspectives

Les caroténoïdes, avec leurs couleurs vives et leurs fonctions biologiques importantes, sont largement utilisés dans les industries pharmaceutique, alimentaire et de la santé et ont une grande valeur commerciale. Ces dernières années, la demande de caroténoïdes n’a cessé d’augmenter. À l’heure actuelle, la technologie de synthèse chimique totale des caroténoïdes est mature et sert de principale source de production; Cependant, son innocuité comestible demeure incertaine. Par conséquent, la construction d’usines cellulaires synthétisant des caroténoïdes pour produire des produits connexes a suscité une attention croissante. Pour maximiser la capacité de production des usines cellulaires synthétiques caroténoïdes, il est nécessaire d’optimiser leur conception et leur régulation. Pour résoudre efficacement des problèmes tels que le déséquilibre métabolique et l’accumulation intermédiaire, il est essentiel de construire des éléments régulateurs, de concevoir des circuits génétiques pour réguler avec précision les flux de matières et d’énergie, et de tirer profit du criblage à haut débit, de la conception enzymatique, de la simulation par ordinateur, de l’analyse de modèles et des éléments couplés de contrôle génétique.

Le développement continu des technologies de biologie synthétique a apporté de nouvelles opportunités pour la construction d’usines de cellules caroténoïdes. Cela permet non seulement la modularisation des composants liés à la synthèse caroténoïde en ingénierie, mais leur confère également des caractéristiques biologiques très favorables. Cela offre plus de possibilités d’intégrer des composants fonctionnels pertinents pour construire des systèmes biologiques ayant des fonctions biologiques spécifiques et réaliser une conception, un développement, une modification et une application à grande échelle. Les voies métaboliques de synthèse des caroténoïdes ainsi obtenues présentent non seulement une meilleure prévisibilité, mais simplifient également le processus de modification et améliorent l’efficacité de l’ingénierie métabolique traditionnelle. En outre, la conception assistée par ordinateur et l’apprentissage en profondeur peuvent accélérer et optimiser la conception de voies métaboliques et la construction de processus. En s’appuyant sur un modèle continu de conception, de construction, de test et d’apprentissage, il est prévu d’atteindre les effets souhaités du processus cible à l’avance, ce qui facilitera le développement d’usines de cellules synthétiques artificielles plus efficaces et plus stables. L’intégration interdisciplinaire de multiples champs conduira sans aucun doute la construction d’usines cellulaires de synthèse de caroténoïdes vers des directions à haut débit, intelligentes et efficaces.

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