薏苡丙酮酸脱羧酶1(PDC1)基因片段cDNA克隆与分析

参考水稻、玉米的PDC1蛋白保守序列以及甘蔗的PDC基因片段,设计1对简并引物,从薏苡中克隆了PDC基因片段。经测序和在NCBI数据库进行序列相似性搜索,结果表明,该序列与甘蔗PDC基因同源性为96%,与玉米PDC3和水稻PDC2同源性分别为94%和90%,推测该序列为薏苡PDC1基因片段。

弱化乙醇途径关键酶活性减少酿酒酵母在丙酮酸发酵过程中副产物乙醇的积累

C4二元羧酸广泛应用于食品、医药和化工等产业。酿酒酵母被认为是生产C4二元羧酸的潜在最适微生物,但在高糖浓度及有氧条件下,它会产生大量的乙醇,对于以C4二元羧酸为目标产物来说,这会导致碳代谢流和辅助因子的损失。通过敲除PDC1和ADH1两个关键基因可同时弱化Pdc和Adh的活性,但导致菌体生长较弱。在最佳的培养基组成和培养条件下,双基因突变株的最大生物量与野生型菌株接近,发酵48 h时,最大乙醇产量为2.1 g/L,较野生型菌株最大乙醇产量下降了63.8%,此时,丙酮酸产量为2.0 g/L,而野生型菌株几乎不产丙酮酸。通过弱化乙醇途径关键酶活性可以有效减少乙醇形成,为解决利用酿酒酵母生产C4二元羧酸及其它有机酸中副产物问题提供了一个可供选择的策略。

酿酒酵母产苹果酸的还原TCA路径构建及发酵调控

苹果酸广泛应用于食品、化工行业。文中通过在酿酒酵母内敲除丙酮酸脱羧酶PDC1,并通过构建胞质内还原TCA的路径,即超表达丙酮酸羧化酶和苹果酸脱氢酶,成功地实现了苹果酸的生产。在野生型菌株中基本检测不到苹果酸的生成,而在工程菌株,苹果酸发酵浓度达到了45 mmol/L,同时副产物乙醇的产量也降低了18%。进一步通过发酵调控提高第二信使Ca2+的浓度使苹果酸的产量提高了7%,在此基础上提高丙酮酸羧化酶的辅酶生物素浓度,使苹果酸的产量达到52.5 mmol/L,较原始菌株提高了16%。