整合过表达嘌呤代谢途径关键酶基因提高酿酒酵母菌株环磷酸腺苷产量

调控嘌呤代谢途径关键酶基因表达水平,会影响经AMP→ADP→ATP而生成的c AMP(cyclic adenosine mnophosphate,c AMP)产量。将酿酒酵母编码磷酸核糖焦磷酸合成酶基因PRS1和PRS3、磷酸核糖焦磷酸氨基转移酶基因ADE4、腺苷酸激酶基因ADK1,分别置于磷酸甘油酸激酶基因PGK1的启动子PGK1p和终止子PGK1t控制下,利用整合载体YIplac211,在菌株GA125中进行整合表达,通过摇瓶实验考察所得菌株的环磷酸腺苷产量。结果表明,在加腺嘌呤条件下,120 h时的c AMP产量分别为(5 380.5±1.91)、(5 189.4±1.72)、(5 131.8±2.05)和(5 199.9±1.62)μmol/L,较菌株GA125分别提高9.8%、5.9%、4.8%和6.2%;此外,ADK1过表达导致一定的生长抑制,所有菌株的腺嘌呤消耗量在(0.399±0.01)~(0.447±0.02)g/L,葡萄糖利用和乙醇产生上彼此没有呈现明显差异。     

鸡尾酒δ整合策略构建表达三类纤维素酶的酿酒酵母工程菌株及初步评价

木质纤维素乙醇具有替代化石燃料的潜力,其生产过程包括生物质预处理、纤维素酶生产、水解和发酵等多个步骤。将纤维素酶生产、水解和发酵组合在一起的统合生物加工过程(consolidated bioprocessing,CBP)由于能降低水解和发酵成本而具有应用于纤维素乙醇生产的潜力,该技术的关键是构建能有效降解纤维素的工程菌株,而构建表达纤维素酶的酿酒酵母即是其中一种选择。采用鸡尾酒多拷贝δ整合的策略将7种纤维素酶基因(Trichoderma reesei cbh1、cbh2和egl2,Aspergillus aculeatus cbh1、egl1和bgl1)表达盒整合至酿酒酵母W303-1A染色体上,经4轮整合筛选得到菌株LA1、LA2、LA3和LA4。对这4个菌株进行纤维素酶活性测定,结果表明从LA1到LA3各种纤维素酶活性呈递增趋势,而LA4的酶活性与LA3的酶活水平相当。对菌株LA3进行酸碱预处理玉米芯料的发酵评价,结果表明:1在外加商品化纤维素酶的情况下,与对照菌株W303-1A和AADY相比,LA3能有效利用纤维素料发酵产醇;2与分步整合的菌株W3相比,发酵性能更优;3培养基中的营养成分影响菌株发酵性能。这些结果表明,鸡尾酒δ整合是一种有效的构建酿酒酵母CBP菌株的方法。     

木糖异构酶酿酒酵母孢子“微胶囊”的构建及酶学性质分析

将来源于嗜热细菌Thermus thermophilus HB8的木糖异构酶(XI)基因xyl A与SPR1信号肽序列(ss)融合后连接到p RS424-TEFpr表达载体上,将重组质粒p RS424-TEFpr-ss-xyl A转化酿酒酵母AN120野生型菌株、osw2Δ缺陷型菌株以及dit1Δ缺陷型菌株并进行产孢。通过荧光定位、蛋白免疫印迹分析以及酶活测定,表明酿酒酵母孢子"微胶囊"固定化酶系统构建成功。由于该固定化酶的最佳反应温度为85℃,避免了酿酒酵母孢子在D-葡萄糖为底物条件下萌发的弊端。同时,根据蛋白免疫印迹分析和重复利用性结果,表明二酪氨酸层的存在对于酶的包埋,对高温的耐受性都表现出了较好的特性。此外对野生型和osw2Δ孢子固定的XI的酶学性质进行了研究,相对于游离酶,孢子固定化酶更加稳定。在p H为6的酸性条件或p H为9的碱性条件下,固定化酶相对酶活能达到60%以上,同时在温度95℃时,固定化的酶相对酶活也能达到60%以上。与野生型孢子相比,osw2Δ孢子展现出了潜在的优势,既可以有效阻止酶的释放,又提高了底物分子的通透性。     

酿酒酵母乙醇耐受性的研究进展

生物乙醇作为一种可再生的清洁能源,正在引起人们的广泛关注。酿酒酵母是乙醇生产中最常用的发酵菌株,但是乙醇耐受性往往成为限制酿酒酵母菌乙醇产量的重要因素。选育耐受高浓度乙醇的酵母菌株对于提高乙醇产率具有重要意义。然而传统的菌株改良方法具有育种周期长,突变方向不定等缺点。主要综述了近年来国内外对酿酒酵母菌耐受乙醇的分子生物学机理方面的研究成果,进而总结了提高酿酒酵母乙醇耐受性的基因工程、代谢工程。     

分光光度法测定酿酒酵母细胞悬液浓度研究

采用分光光度法测定酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)在不同生长条件、不同时间菌悬液OD600nm值,建立OD600nm在不同稀释区间的分段回归方程,利用OD600nm回归值绘制生长曲线,对比平板菌落计数法测得的生长曲线,研究在对数期与稳定期,OD600nm值与菌体数量以及稀释倍数的关系。结果表明,稀释前后OD600nm值在对应区间内呈线性关系,用OD600nm回归值绘制的生长曲线没有明显的衰亡期,其主要是由于在对数期以后OD600nm值与菌体数量不呈线性关系,而在稳定期以前两者线性良好;得到了OD600nm值在0.2~0.8范围内与细胞数量的对应关系,还发现实际OD600nm值与稀释倍数之间并不是简单的乘积关系,而呈幂函数关系。     

白藜芦醇在酿酒酵母中的组合表达

将克隆自拟南芥的4cl基因和巨峰葡萄的rs基因,利用降落重叠延伸PCR的方法,成功构建了含有G418抗性筛选标记的酵母表达载体pRS42K-4CL以及含有潮霉素抗性筛选标记的酵母表达载体pRS42H-RS。采用LiAc/SS carrier DNA/PEG法将含有目的基因的2个载体共同转化至酿酒酵母工业菌株EC1118中,通过PCR及酶切鉴定等方法验证重组工程菌。以对香豆酸为底物,将获得的酿酒酵母工程菌于YPD液体培养基中发酵(25℃,150 r/min,96 h),发酵液用乙酸乙酯抽提后采用高效液相色谱(HPLC)法进行检测,其结果显示发酵产物中白藜芦醇的含量为0.78 mg/L。这表明,拟南芥的4cl基因与巨峰葡萄的rs基因在酿酒酵母工程菌中成功得到了表达,并且表达产物利用对香豆酸为前体物质合成了目标产物白藜芦醇。该研究为进一步实现白藜芦醇在酵母中的工业化生产奠定了基础。     

2-苯乙醇耐受性高产酵母菌株的选育

2-苯乙醇对酵母的抑制作用是生物法合成2一苯乙醇的瓶颈之一,研究酵母对2-苯乙醇耐受性有可能使2-苯乙醇产量大幅提高．通过用紫外诱变等方法对酿酒酵母SaccharomycescerevisiaeCWY132进行诱变育种,获得了10株2-苯乙醇耐受性菌株．对耐受性突变酵母菌株的2-笨乙醇耐受性与产量之间的关系进行了考察,其中CWY132-10菌株的耐受性和产量都较高,耐受性较原始菌株提高了50％,产量提高了9．1％,摩尔转换率达到97．4％。