酿酒酵母工程菌生物合成白藜芦醇

目的:构建能以酪氨酸为底物产白藜芦醇的重组酿酒酵母。方法:利用降落-重叠延伸PCR法和一步等温法,将拟南芥的4-香豆酰辅酶A连接酶基因(4cl)、巨峰葡萄的白藜芦醇合酶基因(rs)以及粘红酵母的酪氨酸解氨酶基因(tal)分别构建含有不同抗性筛选标记的附加型酵母表达载体,采用Li Ac/SS carrier DNA/PEG法转化酿酒酵母工业型菌株EC1118,通过高效液相色谱法检测重组酵母发酵产物。结果:成功获得酵母工程菌EC1118-H-TTC-K-T4C-TRC,以3 mmol/L酪氨酸为底物,28℃,150 r/min摇床避光发酵5 d,发酵液中白藜芦醇的产量为6.1979 mg/L。结论:成功构建一株能以酪氨酸为底物产白藜芦醇的工业型重组酿酒酵母,为白藜芦醇的工业化生产进一步奠定了基础。     

多基因整合型载体转化酿酒酵母生物合成白藜芦醇

目的:以整合型载体p RS303K为框架,以来源于拟南芥的4-香豆酰辅酶A连接酶基因(4cl)和巨峰葡萄的白藜芦醇合酶基因(rs)为目标基因,采用一步等温法构建了表达白藜芦醇的整合型酵母表达载体p RS303KT4C-TRC。方法:采用Li Ac/SS carrier DNA/PEG转化法把表达载体成功转化酿酒酵母工业型菌株EC1118,经筛选和PCR鉴定获得酵母工程菌株EC1118-303K-T4C-TRC。酵母工程菌株采用添加和不添加抗生素的发酵培养。结果:在培养基添加抗生素和不加抗生素的发酵液中白藜芦醇的含量分别为3.4110 mg/L和3.4710 mg/L,两者差异不显著。结论:两个关键酶基因成功整合到酵母的染色体基因组中并得到表达,工程菌株在传代中不受选择压力影响,稳定组合表达白藜芦醇。     

重组酿酒酵母合成白藜芦醇的研究

为了获得一种酵母快速合成白藜芦醇的体系,本研究分别从虎杖和烟草中克隆获得白藜芦醇合成途径的关键酶基因:芪合酶基因STS和4-香豆酰辅酶A连接酶基因4CL,引入3个连续重复的GSG作为连接肽,采用Overlap PCR扩增技术构建了融合基因4CL-(GSG)3-STS,进一步获得重组表达载体p ESC-TRP-4CL-(GSG)3-STS后转化至酿酒酵母中,之后利用HPLC分析检测重组酿酒酵母代谢产物,最后对重组菌合成白藜芦醇的诱导时间、底物添加浓度和添加方式进行了优化研究。结果表明:所构建的重组酿酒酵母菌体生长48 h后进行诱导表达,同时添加浓度为6 mg/L底物4-香豆酸,并且每隔2 h添加一次,8 h后白藜芦醇产量即可达7.01 mg/L。利用本体系合成白藜芦醇具有操作简单、生产周期短的特点,为进一步实现微生物大规模生产白藜芦醇提供了基础。     

生物合成对香豆酸大肠杆菌工程菌的构建

对香豆酸是一种具有预防心血管疾病、抗氧化和抗菌消炎等生物活性的酚类物质,同时,它也是高价值苯丙烷类保健营养品(如白藜芦醇)的前体。本研究希望创制出一种生物合成对香豆酸的方法,以缓解对香豆酸的供求问题。把带有粘红酵母(Rhodotorula glutinis)酪氨酸解氨酶(Rg TAL)基因的组成型表达载体转化大肠杆菌ATCC31884,并通过PCR鉴定后,获得重组菌株。对重组菌株进行发酵培养,对发酵液进行高效液相色谱检测,确定工程菌具有生物合成对香豆酸的能力。随后通过优化L-酪氨酸的添加量和工程菌的发酵时间,最终确定,底物L-酪氨酸的添加量为0.5 m M,发酵时间为36 h,检测发酵液中的对香豆酸含量最高,为161.23 mg/L。这表明,Rgtal基因在重组大肠杆菌中成功得到了表达,并且能利用自身代谢和外源添加的L-酪氨酸生物合成对香豆酸。     

粘红酵母酪氨酸解氨酶在大肠杆菌中的异源表达

酪氨酸解氨酶是苯丙氨酸代谢途径的关键酶之一。酪氨酸经其催化生成对香豆酸,可进一步生成白藜芦醇、柚皮素等具有抗氧化、抗衰老作用的苯丙素类天然产物。作者选取来源于粘红酵母(Rhodotorula glutinis)的酪氨酸解氨酶,对其基因进行大肠杆菌(Escherichia coli)密码子偏好性优化,合成基因后于E.coli BL21(DE3)中成功表达。经过硫酸铵分级沉淀、QFF阴离子交换层析、分子筛纯化后得到了纯化的酪氨酸解氨酶,比酶活达到1.78 U/mg。在相同的培养条件下,以不同的质粒作为表达载体,获得了不同的对香豆酸产量。其中以酪氨酸为底物发酵24 h,当以p ET-32a(+)作为表达载体时,获得最高的对香豆酸产量196.3 mg/L。经密码子优化后的酪氨酸解氨酶基因可更好地应用于苯丙素类物质的合成途径构建,不同载体的应用也为生物法生产对香豆酸提供了更多的选择依据。     

高效表达L-乳酸的酿酒酵母工程菌构建研究

采用基因工程方法和进化工程相结合的策略对酿酒酵母进行遗传改造,获得高效表达L-乳酸的酿酒酵母适应工程菌.以酵母丙酮酸脱羧酶基因1为同源序列构建乳酸脱氢酶编码基因整合片段,并与酵母自王表达质粒pUT332共转化酿酒酵母菌,筛选具有乳酸脱氢酶活性的转化子.再通过进一步适应进化筛选高产乳酸的酿酒酵母工程菌.结果表明,工程菌的培养介质组成(g/L)为糖蜜总糖120、玉米黄浆水1000、K2HPO46,起始pH 5.0;发酵条件为发酵时间4d,接种量10％,搅拌速度650 r/min,通气量1.5 L/min,发酵温度30℃.     

在酿酒酵母中共表达sXYLA和XKS1及木糖发酵的初步研究

为改善重组酵母发酵木糖生产乙醇的能力,将定点突变改造后的Thermus thermophilus木糖异构酶基因sXYLA克隆到酵母表达载体pYX212并用于转化酸酒酵母Saccharomyces cerevisiae YPH499进行表达研究。酶活检测表明,改造后的木糖异构酶活性是未改造的1.91倍。在此基础上将改造后具有良好特性的木糖异构酶基因sXYLA和来自酸酒酵母的木酮糖激酶基因XKS1耦联,构楚得到重组表达质粒pYX-sXYLA- XKS1,在酿酒酵母YPH499中实现组成型共表达。结果表明,在84 h时重组菌发酵液酶活达到最高,木糖异构酶为0.624 U/mg蛋白,木酮糖激酶为0.688 U/mg蛋白。以葡萄糖和木糖为混合碳源初步进行半通氧发酵,代谢产物分析表明酸酒酵母重组菌木糖的消耗为4.75 g/L,乙醇的产量为0.839 g/L,分别比出发菌提高20.9%和14.8%,为酿酒酵母利用木糖发酵乙醇奠定基础。     

CRISPR/Cas9介导的低产尿素黄酒酵母工程菌的构建

通过代谢工程改造构建低产尿素的酿酒酵母工程菌,从根源上减少黄酒发酵液中尿素的含量及氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)的形成。该研究利用融合PCR构建DUR3过表达组件"HOL-PGK1p-DUR3-PGK1tHOR",通过CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术转化酿酒酵母S. cerevisiae NaDUR1,2-Δcar1,在敲除CAR1和过表达DUR1,2基因的基础上过表达DUR3基因,获得工程菌S. cerevisiae NaDUR1,2/DUR3-Δcar1。实验室黄酒发酵实验结果表明,与亲本菌株S. cerevisiae Na相比,工程菌S. cerevisiae NaDUR1,2/DUR3-Δcar1所酿黄酒发酵液中尿素含量降低了92. 1%,EC含量降低了58. 6%;与出发菌株S. cerevisiae NaDUR1,2-Δcar1相比,工程菌S. cerevisiae NaDUR1,2/DUR3-Δcar1所酿黄酒发酵液中尿素含量降低了43. 4%,EC含量降低了16. 2%。过表达DUR3的工程菌S. cerevisiae NaDUR1,2/DUR3-Δcar1具有"尿素吸收"的能力,减少EC的形成。借助CRISPR/Cas9系统,构建的酵母工程菌无外源抗性基因的引入,具有工业化应用的潜在可能性。     

羟酸还原异构酶基因多拷贝重组酵母的构建

利用PCR技术扩增出啤酒工业酵母QY的羟酸还原异构酶基因ILV5 ,在酵母YS5 8中表达时 ,羟酸还原异构酶活力提高 2～ 3倍。将ILV5基因与铜抗性基因插入到YEp3 5 2载体中得到重组质粒 pLZ -5C ,转化QY ,通过铜抗性筛选转化子 ,所得转化子的羟酸还原异构酶的活力明显高于对照菌株QY ,在发酵测试中 ,转化子产生双乙酰的量比原始菌株降低了 60 %。     

酿酒酵母合成番茄红素的适配性优化

为提高酿酒酵母合成番茄红素能力,从底盘宿主种类、功能基因拷贝数、启动子种类等方面综合考虑,优化番茄红素合成途径与酿酒酵母底盘宿主间的适配性。结果表明,以酿酒酵母CEN.PK2-1C为宿主,采用多拷贝质粒pRS42K为载体,使用组成型启动子控制番茄红素合成途径表达时,番茄红素合成水平显著提高,产量比初始菌株提高了约70倍,达到3.62 mg/L,表明改善外源代谢途径与酵母底盘间的适配性是提高目标产物合成的有效手段。