脱羧酶基因ARO10的过量表达及其对Saccharomy cescerevisiae的β-苯乙醇合成代谢影响

为了验证脱羧酶在S.cerevisiaeβ-苯乙醇合成途径中的调控作用,本文从S.cerevisiae S288C中克隆脱羧酶基因ARO10,并构建由3-磷酸甘油酸激酶基因PGK1组成型强启动子控制的ARO10基因表达载体pYES2-Ppgk-ARO10,将重组载体导入S.cerevisiae S288C,研究ARO10基因过量表达对重组菌株中β-苯乙醇合成的影响。经摇瓶实验测定,携带pYES2-Ppgk-ARO10的转化子SP10在发酵60h时β-苯乙醇产量达到最大量1.0g/L,较野生型的对照菌提高16.3%。研究结果表明,脱羧酶是S.cerevisiae S288C中β-苯乙醇生物合成途径的关键酶之一,增加ARO10基因表达量有利于提高β-苯乙醇产量,研究为构建β-苯乙醇高产工程菌株奠定了重要基础。     

Saccharomy cescerevisiae氨基转移酶基因ARO8克隆及对3甲硫基丙醇合成的影响

酿酒酵母可通过艾希利(Ehrlich)途径将L-蛋氨酸转化为3-甲硫基丙醇等食品风味成分,本文研究了氨基转移酶及其基因在Ehrlich途径及3-甲硫基丙醇合成代谢的调控作用。从Saccharomyces cerevisiae S288C克隆氨基转移酶ARO8基因,并基于酿酒酵母-大肠杆菌穿梭型表达载体pYES-pgk,构建重组质粒表达载体pYES-pgk-ARO8,PEG/LiAc转化法将其导入S.cerevisiae S288C。结果表明,克隆的ARO8基因全长1503bp,与NCBI GenBank中酿酒酵母芳香族氨基转移酶Ⅰ编码基因ARO8的序列相似度为100%;构建的ARO8基因过表达工程菌S.cerevisiae AR8,其氨基转移酶活力为187U/mL,较野生型S288C菌株的酶活性提高1.63倍;工程菌AR8的摇瓶发酵3-甲硫基丙醇产量为0.76g/L,较野生型S288C提高28.8%。表明氨基转移酶Aro8p及其ARO8基因在S.cerevisiae 3-甲硫基丙醇合成代谢中发挥重要作用,增强其ARO8基因表达,有助于提高3-甲硫基丙醇的产量。     

Cloning and Expression of AROIO Gene in Saccharomyces cerevisiae and It＇ s Influence on 3- （methylthio） -1-propanol Biosynthetic Metabolism

研究了脱羧酶ARO10基因克隆与过量表达对酿酒酵母INVSc1 3-甲硫基丙醇合成途径的代谢流量影响。将脱羧酶基因ARO10与穿梭质粒pYES2连接,构建其酿酒酵母表达质粒（载体）pYES2-ARO10,LiAc/SSD-NA/PEG方法转化酿酒酵母菌株INVSc1中进行表达,验证ARO10基因过量表达对发酵产物3-甲硫基丙醇影响。结果表明,构建的酿酒酵母转化子SC10-1发酵120 h时,3-甲硫基丙醇生成量达到0.90 g/L,与未导入脱羧酶ARO10基因的对照菌株相比,3-甲硫基丙醇产量提高55.2%。因此,S.cerevisiae s288c中脱羧酶（EC 4.1.1.72）是3-甲硫基丙醇生物合成途径的关键限速酶,其增强脱羧酶基因ARO10的克隆及基因表达,有利于提高3-甲硫基丙醇的合成代谢流量。     

ARO10基因在Saccharomyces cerevisiae中的克隆表达及其对3-甲硫基丙醇合成代谢的影响

研究了脱羧酶ARO10基因克隆与过量表达对酿酒酵母INVSc1 3-甲硫基丙醇合成途径的代谢流量影响。将脱羧酶基因ARO10与穿梭质粒pYES2连接,构建其酿酒酵母表达质粒(载体)pYES2-ARO10,LiAc/SSD-NA/PEG方法转化酿酒酵母菌株INVSc1中进行表达,验证ARO10基因过量表达对发酵产物3-甲硫基丙醇影响。结果表明,构建的酿酒酵母转化子SC10-1发酵120 h时,3-甲硫基丙醇生成量达到0.90 g/L,与未导入脱羧酶ARO10基因的对照菌株相比,3-甲硫基丙醇产量提高55.2%。因此,S.cerevisiae s288c中脱羧酶(EC 4.1.1.72)是3-甲硫基丙醇生物合成途径的关键限速酶,其增强脱羧酶基因ARO10的克隆及基因表达,有利于提高3-甲硫基丙醇的合成代谢流量。     

生物转化合成β-苯乙醇代谢途径及其调控的研究

β-苯乙醇是种具有玫瑰风味的芳香醇,目前在食品、化妆品、烟草及医药等方面有广泛应用。随着社会经济的发展,生物转化法生产β-苯乙醇备受关注。文中综述了微生物生物转化合成β-苯乙醇的两个代谢途径,分别是苯丙酮酸途径和艾氏途径,其中艾氏途径是利用微生物合成β-苯乙醇的首选途径,L-苯丙氨酸经转氨酶、脱羧酶及脱氢酶的作用,终转化为β-苯乙醇。着重介绍了艾氏途径中编码这3种酶相关基因的调控。     

代谢工程改造酿酒酵母促进L-苯丙氨酸的合成

通过代谢工程改造酿酒酵母L-苯丙氨酸合成相关途径,强化L-苯丙氨酸合成并实现胞外积累,为后续深入挖掘酿酒酵母芳香族氨基酸合成和转运机制,利用酿酒酵母生产芳香族氨基酸及其高价值衍生物提供参考。首先对酿酒酵母中心代谢途径和莽草酸途径进行代谢改造,获得1株合成L-苯丙氨酸初步强化菌株,测得胞外L-苯丙氨酸和L-酪氨酸产量分别为2.49和6.54 mg/L。为了进一步增强L-苯丙氨酸的积累,敲除L-苯丙氨酸消耗途径基因ARO10和PDC5。最后,敲除TYR1阻断竞争性L-酪氨酸合成途径,胞外L-苯丙氨酸产量提高至45.40 mg/L,这是目前研究酿酒酵母L-苯丙氨酸从头合成的最高胞外产量。     

二步法酿造β-苯乙醇调味酒的工艺优化

在酿酒酵母转化L-苯丙氨酸合成β-苯乙醇的基础上,通过紫外诱变育种、好氧发酵与补料厌氧发酵的二步法工艺来研制β-苯乙醇调味酒。以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)GIM2.35为出发菌种,进行两轮紫外诱变,筛选获得1株较初始菌株合成β-苯乙醇能力提高了13.6%的诱变菌株UV-15-15;通过单因素试验,获得好氧发酵优化工艺条件为麦芽汁11°P,L-苯丙氨酸5 g/L,发酵24 h,此时β-苯乙醇质量浓度为1.69 g/L,较优化前提高了6.3%;补料厌氧发酵工艺优化条件为补料比例1∶4,补料液L-苯丙氨酸含量5 g/L,巴氏醋杆菌(Acetobacter pasteurianus)接种量3%(V/V),发酵8 d,酒精度11.2%vol,乙酸含量0.37 g/L,β-苯乙醇质量浓度为1.17 g/L,蒸馏酒感官评分为8.9分。     

CYS3基因的敲除及其对Saccharomyces cerevisiae3-甲硫基丙醇合成代谢的影响

研究胱硫醚γ-裂解酶基因CYS3敲除对S. cerevisiae 3-甲硫基丙醇合成代谢的影响。将编码胱硫醚-γ-裂解酶的CYS3基因和抗性标记基因Zeocin克隆,构建敲除组件CYS3Δ:Zeocin,醋酸锂法将其转化导入S. cerevisiae S288C表达,构建CYS3基因敲除的工程菌。结果表明：摇瓶发酵120 h时,工程菌S. cerevisiae C3和S. cerevisiae S288C的3-甲硫基丙醇生成量分别为0.60 g/L和0.94 g/L,S. cerevisiae C3较野生型S288C的3-甲硫基丙醇生成量降低36.2%。说明CYS3基因敲除对S. cerevisiae的3-甲硫基丙醇有较大影响,并呈现负调节作用。     

温度对Zymomonas mobilis糖代谢关键酶活力和代谢流量的影响

以运动发酵单胞菌(Zynwmonas mobilis)ATCC31821为模式菌株,研究不同温度条件对其葡萄糖代谢关键酶活力的影响.采用全自动发酵罐,在整个发酵过程中通过充入氮气调节发酵液的溶氧量(DO)=0%,添加0.5mol/LNaOH溶液控制pH=5.5,发酵温度分别控制为25、30、35、40℃,发酵24h,测定其糖代谢网络中ED、HMP、TCA等途径的关键酶活力和代谢物成分.结果表明,在发酵温度为30～35℃时,乙醇脱氢酶(ADH)、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC)、葡萄糖激酶(GK)、丙酮酸激酶(PK)和甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GD-3-PDH)的活力较高,菌体的ED途径代谢活跃,碳素流量增加,乙醇生产量和糖转化率较高,而TCA途径的苹果酸脱氢酶(MDH)和异柠檬酸脱氢酶(ICDH)等活力较低,进入TCA途径的碳素流量明显减少;发酵温度为25、40℃时,TCA途径的酶活力升高,ED途径的酶活力减弱,生成乙醇的代谢流量减少,因此温度是z.mobilis发酵过程中调控菌体细胞生长和糖代谢的一个重要因素. 、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC) 葡萄糖激酶(GK)、丙酮酸激酶(PK)和甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GD-3-PDH)的活力较高,菌体的ED途径代谢活跃,碳素流量增加,乙醇生产量和糖转化率较高,而TCA途径的苹果酸脱氢酶(MDH)和异柠檬酸脱氢酶(ICDH)等活力较低,进入TCA途径的碳素流量明显减少;发酵温度为25、40℃时,TCA途径的酶活力升高,ED途径的酶活力减弱,生成乙醇的代谢流量减少,因此温度是z.mobilis发酵过程中调控菌体细胞生长和糖代谢的一个重要因素.葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PDH)、丙酮酸脱羧酶(PDC) 葡萄糖激酶(GK)、     

原生质体融合结合基因编辑技术显著提高酿酒酵母2-苯乙醇产量

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)已用于生产天然2-苯乙醇(2-phenylethanol, 2-PE),但其产量低，耐受性差。该研究筛选出3株具有不同优良性状的酿酒酵母菌株，其中菌株LSC-1的2-PE产量为3.41 g/L,菌株NGER对2-PE的耐受性达3.60 g/L,菌株S.C-1耐热性好并能在41℃下生长。以这3株菌为亲本，通过2轮原生质体融合获得融合子菌株RH2-16,对2-PE的耐受性提高了20%。以L-苯丙氨酸为底物，发酵转化36 h, 2-PE产量达到4.31 g/L,与亲本菌株LSC-1和2-PE工业生产菌株CWY132相比，分别提高26.4%和38.1%。利用CRISPR/Cas9系统，在RH2-16中构建了含突变的Ras特异性鸟嘌呤核苷酸交换因子CDC25(W1416C)菌株，2-PE的产量提高了8%。在RH2-16中过表达艾氏途径合成2-PE关键基因ARO8,ARO10和ADH2未能提高2-PE产量。研究为筛选合成2-PE等天然产物的新型酿酒酵母菌株及其育种提供了一种有效策略。     

黄酒酵母β-苯乙醇合成途径醇脱氢酶I的异源表达及酶学特性

醇脱氢酶 I (Adh1p)是黄酒酵母艾利希途径最后合成β-苯乙醇的一个关键酶。为探究黄酒酵母Adh1p的差异及酶学特性,以工业生产菌株黄酒酵母HJ和模式菌株酿酒酵母S288C的基因组为模板,设计引物PCR扩增醇脱氢酶编码区基因ADH1,构建pET-28a(+)表达质粒,转化至大肠杆菌BL21 (DE3)中,IPTG诱导表达获得Adh1p。通过超声破碎菌体后获取粗酶液,亲和层析纯化后获取纯酶,进而探究酶学特性。以苯乙醛为底物,酶活性测定表明:来自黄酒酵母的Adh1pHJ纯酶的酶活(231.51 U/g) 比来自酿酒酵母的Adh1pS288C (203.48 U/g)高13.79%,且Adh1pHJ的Km值(0.524 μmol/L)小于Adh1pS288C的Km值(0.759 μmol/L),表现为Adh1pHJ与底物的亲和力更大。从kcat/Km值发现Adh1pHJ(0.406 L/(μmol·min))的催化效率更高。Adh1pHJ耐受β-苯乙醇和乙醇的能力较高于Adh1pS288C。本研究结果为Adh1p的结构以及酶学性质分析提供方法和理论依据,同时也对β-苯乙醇工业生产开发提供借鉴。     

非酿酒酵母产生的β-葡萄糖苷酶在发酵酒中的应用研究进展

β-葡萄糖苷酶对糖苷键的水解作用已被广泛应用于酿酒、茶增香、保健品开发等领域.发酵环境中非酿酒酵母产生的β-葡萄糖苷酶活力高于酿酒酵母,可在酿酒酵母酶活力不足时进行补充.本文对发酵过程中不同的影响因素如酵母合成和释放β-葡萄糖苷酶的能力、发酵环境中的温度、酸碱度和可发酵糖浓度等对β-葡萄糖苷酶活力的影响进行了综述,并对...     

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℃.     

一株高产β-苯乙醇酵母菌的筛选、鉴定及其发酵条件优化

目的:本文主要是从大曲中筛选一株高产β-苯乙醇酵母菌株,并对其发酵条件进行优化。方法:采用平板涂布法筛选高产β-苯乙醇酵母菌株,通过菌落形态、细胞结构和分子生物学方法对其进行鉴定;利用单因素优化L-苯丙氨酸浓度、酵母浸粉浓度、温度和初始p H等发酵条件,在单因素优化的基础上,采用Box-Behnken法设计三因素三水平试验进行响应面优化,确定其产β-苯乙醇最佳发酵条件。结果:从浓香型大曲中筛选获得一株高产β-苯乙醇的酵母,命名为Y1511,经鉴定为库德里阿兹威毕赤酵母(Pichia kudriavzevii);该菌株在豆芽汁培养基中能产近30种挥发性风味物质;通过单因素和响应面最终获得该酵母发酵产苯乙醇的最佳条件为:葡萄糖80 g/L、硫酸镁0.5 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、L-苯丙氨酸10 g/L、酵母浸粉5.5 g/L,初始p H5,在26℃培养,苯乙醇产量达到3.25 g/L。结论:本文首次报道了大曲来源的库德里阿兹威毕赤酵母产苯乙醇研究。     

毕赤酵母多基因组装系统的构建及其在2-苯乙醇合成中的应用

巴斯德毕赤酵母是一种优良的外源蛋白生产平台,近年来也被用于发酵生产高附加值化学品。为了使产品生产适应发酵工业的需要,常需要对毕赤酵母进行代谢改造,同时表达多个基因。该文设计并建立了一种毕赤酵母多基因组装系统,利用golden gate克隆实现多元件整合,并通过Cre-lox系统去除抗性标签。该系统可实现同时游离或整合表达多个基因,插入位点、启动子、终止子均可灵活调整。利用这一系统对毕赤酵母进行改造,用于发酵合成高价值化学品2-苯乙醇。通过游离表达比较不同来源的关键基因,并整合表达2-酮-3-脱氧-D-阿拉伯庚酮-7-磷酸合酶ARO3、ARO4^K229L和ARO5,分支酸变位酶ARO7^G141S和预苯酸脱水酶PHA2基因,最终重组菌株PE-3合成了408.4 mg/L 2-苯乙醇,是出发菌株的10倍以上。该研究建立多基因组装的系统可用于毕赤酵母代谢工程,构建适用于发酵生产蛋白或其他代谢产物的重组菌株。     

L-苯丙氨酸对苹果醋发酵乙酸-2-苯乙酯合成途径的影响

为了初步研究食品添加剂L-苯丙氨酸对苹果醋发酵过程中特征性香气成分乙酸-2-苯乙酯合成途径的影响,采用顶空固相微 萃取-气相色谱质谱（HS-SPME-GC-MS）联用和酶联免疫吸附试验,检测各合成相关基质浓度和关键酶活性的变化。 结果表明,当L-苯 丙氨酸添加量为8 g/L时,β-苯乙醇、乙酸、乙酸-2-苯乙酯、乙酰辅酶A质量浓度分别提高了19.2%、35.9%、51.6%、10.86%;L-苯丙氨酸 对乙醇脱氢酶（ADH）、醇酰基转移酶（AAT）酶活性均有一定的促进作用,却对酯酶酶活性有抑制作用。 因此,本试验初步将8 g/L作为 L-苯丙氨酸的最佳添加量,初步推测L-苯丙氨酸通过醇酰基转移酶途径促进乙酸-2-苯乙酯的合成及其相关基质生成量和关键酶的 活性关键酶活的生成量,为高品质苹果醋的技术研究和指导生产实践提供一定的理论依据。     

产β-苯丙氨酸变位酶基因工程菌的构建及其发酵条件优化

构建β-苯丙氨酸变位酶基因表达重组质粒pET-28apam,并转化大肠杆菌BL21,获得β-苯丙氨酸变位酶基因重组菌。考察培养基初始pH、摇床转速、种龄、发酵时间以及装液量5个因素对β-苯丙氨酸变位酶基因工程菌产酶活性的影响,确定较佳发酵条件为:培养基初始pH 7.0、摇床转速200r/min、发酵时间24h、装液量50mL/500mL、种龄10h。采用Box-Behnken试验设计,选择了种龄、初始pH、发酵时间3个对β-苯丙氨酸变位酶活力影响较大的因素进行响应面优化。优化结果为:在种龄12.8h、初始pH 6.7、发酵时间25.2h条件下,PAM活力达到11.15 U/mL,比优化前酶活4.87U/mL提高了128.9%。     

高产β-葡萄糖苷酶工程菌株的构建及其在2,6-二甲氧基对苯醌发酵制备中的应用

构建高产β-葡萄糖苷酶的工程菌株并将其应用到2,6-二甲氧基对苯醌的发酵制备中。通过聚合酶链式反应从酿酒酵母CS1401的总DNA中扩增得到β-葡萄糖苷酶基因,并与载体p PICZαA连接后导入毕赤酵母X33中进行甲醇诱导表达;对表达成功的重组菌株进行β-葡萄糖苷酶活力测定;同时将酿酒酵母CS1401和重组菌株接种到小麦胚芽培养基中进行发酵并测定2,6-二甲氧基对苯醌的发酵产量。结果表明,酿酒酵母CS1401的β-葡萄糖苷酶基因在毕赤酵母X33工程菌株中得到高效表达,酶活力达到4.5 U/m L,为酿酒酵母CS1401的5倍;2,6-二甲氧基对苯醌的摇瓶发酵产量达到935.7 μg/g,比酿酒酵母CS1401提高了0.4倍。因此,高产β-葡萄糖苷酶的重组工程菌株在2,6-二甲氧基对苯醌的发酵制备中具有一定的应用前景。     

高产β-苯乙醇黄酒酵母的选育

黄酒中重要的风味物质β-苯乙醇主要由黄酒酵母(酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae)代谢产生,提高黄酒酵母β-苯乙醇产量可显著提升黄酒风味。本研究以绍兴地区酿酒酵母为紫外诱变出发菌株,对紫外诱变菌株进行底物类似物抗性筛选、酒精耐受性筛选、黄酒模拟液筛选,得到可提高β-苯乙醇产量的正突变菌株,再经产孢纯化与筛选得正突变菌株BYC-3。在发酵体系不外源添加前体化合物情况下,正突变菌株BYC-3菌株β-苯乙醇产量达238.12 mg/L,是出发菌株的2.67倍,其产酒精能力与出发菌株没有显著性差异,可为高品质黄酒开发提供参考。     

生物合成天然2-苯乙醇细菌的筛选及合成途径分析

从上海国家森林公园土壤样本中筛选到1?株菌株,经过生理生化鉴定和16S rDNA序列分析,该菌属肠杆菌属并命名为Enterobacter sp. MF024。Enterobacter sp. MF024全基因组测序结果表明该菌株包含从头合成途径和艾氏途径合成2-苯乙醇所有关键酶的编码基因。分别以葡萄糖、L-苯丙氨酸为底物进行生物转化实验,并以苯乙醛、苯丙酮酸等合成途径中间产物为底物进行验证,气相色谱-质谱法、红外光谱分析结果进一步说明Enterobacter sp. MF024具备两种2-苯乙醇合成途径,且该菌利用从头合成途径和艾氏途径产2-苯乙醇产量分别达到0.56、1.15 g/L。该菌株以葡萄糖为碳源生物合成2-苯乙醇极具应用前景。