The mandelate pathway, an alternative to the PAL pathway for the synthesis of benzenoids in yeast

LEVADURAS

BENZENOIDES

BIBLIOGRAFIA NACIONAL QUIMICA

2020

HIDROCARBUROS AROMATICOS

Benzenoid-derived metabolites act as precursors for a wide variety of products  involved in essential metabolic roles in eukaryotic cells. They are synthesised in  plants and some fungi through the phenylalanine ammonia lyase (PAL) or tyrosine  ammonia lyase (TAL) pathways. Ascomycete yeasts and animals both lack the  capacity for PAL/TAL pathways, and metabolic reactions leading to benzenoid  synthesis in these organisms have remained incompletely known for decades. Here  we show genomic, transcriptomic and metabolomic evidence that yeasts use a  mandelate pathway to synthesise benzenoids, with some similarities to pathways  used by bacteria. We conducted feeding experiments using a synthetic  fermentation medium that contained either 13C-phenylalanine or 13C-tyrosine and,  using methylbenzoylphosphonate (MBP) to inhibit benzoylformate decarboxylase,  we were able to accumulate intracellular intermediates in the yeast Hanseniaspora  vineae. To further confirm this pathway, we tested three mutants in separate  fermentation experiments with deletions in the key genes putatively proposed to  form benzenoids (Saccharomyces cerevisiae aro10Δ, dld1Δ and dld2Δ). Our results  elucidate the mechanism of benzenoid synthesis in yeast through phenylpyruvate  linked with the mandelate pathway to produce benzyl alcohol and 4- hydroxybenzaldehyde from the aromatic amino acids, phenylalanine and tyrosine,  as well as sugars. These results provide an explanation for the origin of the  benzoquinone ring, 4-hydroxybenzoate, and suggest Aro10p has benzoylformate  and 4-hydroxybenzoylformate decarboxylase functions in yeast.  Keywords: phenylpyruvate pathway, yeast, benzyl alcohol, Hanseniaspora vineae, 4-  hydroxybenzoic acid, benzoylformate decarboxylase, ARO10, coenzyme Q.

Applied and Environmental Microbiology, 2020. -- p. 1-38

American Society for Microbiology

2020

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doi:10.1128/AEM.00701-20

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