采用基因敲除和反义技术抑制酿酒酵母ERG7基因表达

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)固有的甲羟戊酸(MVA)/麦角甾醇代谢途径生成的中间体2,3-氧化鲨烯是三萜类化合物的合成前体,以酿酒酵母为底盘细胞通过合成生物学技术组建这些化合物的代谢途径时,需要下调2,3-氧化鲨烯流向麦角甾醇的代谢流。在酿酒酵母中由羊毛甾醇合酶(ERG7)催化的2,3-氧化鲨烯环化是麦角甾醇和三萜类化合物生物合成分支形成的关键位点。采用基因敲除和反义RNA 2种技术对ERG7基因的表达进行下调。设计含有与ERG7基因ORF两侧序列同源的长引物,以质粒PUG66为模板进行PCR扩增,构建带有loxP-Marker-loxP的ERG7基因敲除组件,采用LiAc/SS Carrier DNA/PEG方法转化双倍体酿酒酵母INVSc1,通过同源重组的方式获得酿酒酵母ERG7基因单倍体缺失突变株,并对其进行了分子生物学确证。大量培养野生型和突变型菌株,菌体冷干后在碱醇溶液中90℃回流1h,正己烷萃取后旋蒸干溶剂,甲醇溶解残留物麦角甾醇。通过TLC和HPLC方法比较麦角甾醇含量,结果表明:与野生型菌株相比,突变型菌株的麦角甾醇含量明显降低。

利用反义RNA技术抑制酿酒酵母羊毛甾醇合酶基因的表达

羊毛甾醇合酶催化的2,3-氧化鲨烯环化是麦角甾醇和三萜类化合物生物合成分支形成的关键位点,下调2,3-氧化鲨烯流向麦角甾醇的代谢途径可促进其流向三萜类化合物的代谢途径。有鉴于此,本研究根据酿酒酵母羊毛甾醇合酶基因(lanosterol synthase gene,erg7)序列设计引物,扩增5'长片段(包括erg7基因5'非编码区启动子序列和部分编码区序列)、5'短片段(包括erg7基因5'非编码区部分启动子序列和部分编码区序列)和erg7基因编码区片段,分别将其反向克隆到表达载体p ESC-URA上,构建反义表达质粒。用反义表达质粒转化酿酒酵母INVSc1,在营养缺陷型培养基SD-URA上筛选重组菌株。通过半定量PCR进行检测,结果表明:与INVSc1相比,转入erg7基因编码区反义片段的重组菌株内羊毛甾醇合酶基因表达量没有显著变化,而转入5'长反义片段和5'短反义片段的重组菌株内羊毛甾醇合酶基因表达量明显降低。通过TLC和HPLC方法比较麦角甾醇含量,结果表明:与INVSc1相比,转入5'短反义片段和erg7基因编码区反义片段的重组菌株内麦角甾醇含量没有显著变化,而转入5'长反义片段的重组菌株内麦角甾醇含量明显降低。本研究利用反义RNA技术抑制酿酒酵母中羊毛甾醇合酶基因的表达,为应用合成生物学技术在酿酒酵母中组建三萜类化合物代谢途径奠定了基础。

酿酒酵母羊毛甾醇合酶基因单倍体缺陷型突变株的构建

羊毛甾醇合酶基因(lanosterol synthase gene,erg7)编码的羊毛甾醇合酶是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)甾醇生物合成途径中重要的限速酶。酿酒酵母固有的甲羟戊酸(MVA)/麦角甾醇代谢途径的中间体2,3-氧化鲨烯也是三萜类化合物的合成前体。因此,羊毛甾醇合酶催化的2,3-氧化鲨烯环化是麦角甾醇和三萜类化合物生物合成分支形成的关键位点。下调2,3-氧化鲨烯流向麦角甾醇的代谢,可为应用合成生物学技术在酿酒酵母中组建三萜类化合物的代谢途径奠定基础。本研究通过设计含有与erg7基因ORF序列两侧同源的长引物,以质粒PUG66为模板进行PCR,构建带有loxP-Marker-loxP的erg7基因敲除组件,采用LiAc/SS Carrier DNA/PEG方法转化双倍体野生型酿酒酵母INVSc1,通过同源重组的方式构建酿酒酵母erg7基因单倍体缺陷型突变株。半定量PCR和实时定量PCR结果表明,突变株内erg7基因表达水平下降约1倍。TLC和HPLC结果表明,突变株内麦角甾醇含量下降至野生型菌株的42%。