酿酒酵母的乙醇耐受性分子机理与全转录工程

研究酿酒酵母对乙醇耐受性的机理,对于发展乙醇生产有重要意义。酿酒酵母乙醇耐受性涉及到基因组水平上许多基因的复杂的相互作用,已知许多影响细胞膜的完整性和通透性、细胞壁结构、蛋白质构象,以及糖和氨基酸等的吸收等基因都与乙醇耐受性有关,与乙醇诱导相关的基因往往也与其他的环境因素如渗透压、热激、化学毒性、氧化压力等诱导的基因有关或重叠。因此,从基因转录动力学研究酿酒酵母乙醇耐受性并通过全转录工程构建乙醇耐受性工程菌已成为重要的研究热点。该文对近年来酿酒酵母乙醇耐受性分子机理以及全转录工程构建工程菌的研究作一综述,旨在为了解酵母乙醇耐受性机理和培育乙醇耐受性高产酵母菌株提供参考。

全局转录工程法构建产S-腺苷蛋氨酸重组酿酒酵母的研究

利用全局转录工程(global transcription machinery engineering,gTME)方法对酿酒酵母RNA聚合酶II中的转录因子SPT15和TAF25编码的基因进行克隆并结合易错PCR随机突变,将SPT15和TAF25的易错PCR产物连接改造的pYES2.0表达载体。并用醋酸锂转化的方法转化酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae CGMCC 2846中,研究了SPT15和TAF25的定向进化对酿酒酵母产S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylmethionine,SAM)的影响。经过筛选分别获得了重组酿酒酵母菌株spt15-81和taf25-36。对其发酵性状分别进行了初步研究,在28℃、200 r/min条件下,250 mL摇瓶(50 mL O-medium)发酵48 h时,SAM的产量分别比对照菌株提高了2.0倍和1.8倍。由此表明。

gTME构建共发酵木糖和葡萄糖的重组酿酒酵母

利用全转录工程(gTME)方法将全局转录因子spt15随机突变并克隆表达,构建突变库。将突变基因连接到表达载体pYX212上,醋酸锂法转化入不利用木糖的酿酒酵母YPH499中,经特定的培养基初筛获得高效利用木糖并共发酵木糖和葡萄糖的酿酒酵母重组菌株。对获得的重组菌株进行了初步研究,该菌株能够很好的利用木糖并共发酵木糖和葡萄糖。在30oC,200r/min,发酵96h时,50g/L木糖和葡萄糖的利用率为94.0%和98.9%,乙醇产率为32.4%和31.6%,原始菌株乙醇产率为44.3%;当木糖和葡萄糖以质量比1:1混合发酵时,木糖和葡萄糖利用率分别为91.7%和85.9%,乙醇产率为26%。木糖醇的含量极低。

合成生物系统的组合优化

合成生物学所面临的一项重要挑战是构建具有全新功能的生物系统。由于生物系统固有的复杂性,仅通过理性设计,通常难以使合成基因线路发挥出最优的功能。组合工程的兴起和发展为获得组合优化性状提供了有利条件,并大大促进了具有全新功能的生物系统的构建。文中主要从单个元件的微调、代谢通路的优化以及基因组范围内靶点的识别和组合修饰三个方面入手,总结和评述了近些年表现突出的合成生物系统的组合优化方法。