代谢工程改造解脂耶氏酵母合成羧酸的研究进展

解脂耶氏酵母是一种具有独特生理代谢特征的非常规酵母.它具有可以利用多种廉价碳源、低pH值耐受性好、分泌能力强等优点,因此非常适合用于各种工业产品的微生物发酵.目前,解脂耶氏酵母已被证实具有高效生产多种(同源或异源)有机羧酸的能力.本文对近年来利用代谢工程及合成生物学技术改造解脂耶氏酵母生产羧酸的实例进行了总结,并重点介...     

代谢工程改造解脂耶氏酵母合成植物萜类化合物的研究进展

萜类化合物是一类广泛存在于植物中的天然产物,其在食品、药品和化工等多个领域中均有广泛的用途,市场潜力巨大。因此,开发生产萜类化合物等植物天然产物可再生的微生物资源来补充甚至代替原有稀少和珍贵的植物资源,具有重要的理论意义和潜在的应用价值。解脂耶氏酵母是目前使用最广泛的非常规酵母底盘细胞之一。近年来,利用代谢工程及合成生物学技术在解脂耶氏酵母底盘细胞中重构与优化萜类化合物的合成途径以实现目标代谢产物的高效合成,已经成为一项研究热点。本文系统总结了有关利用解脂耶氏酵母作为底盘细胞异源生产植物萜类化合物的具体实例和最新进展,包括所涉及的宿主菌株、关键酶、代谢途径及改造策略等,并在最后对该领域的未来发展方向进行了展望。     

工业微生物解脂耶氏酵母及其应用研究*

解脂耶氏酵母是一种可利用多种底物发酵生产多种产品的非常规酵母,环境适应性强、易培养、安全性高。因此,该物种作为一种新型的生物工程菌株引起了科学界的广泛关注。近年来,工业生物技术因绿色、循环、低碳等优势成为新兴工业技术,在国内外得到了快速发展。介绍了解脂耶氏酵母的特征及其代谢生产各类化合物的方法,并通过对工业生物技术与传统化学化工技术的比较分析,阐述了工业生物技术的特点、研究现状及应用前景。     

工业微生物解脂耶氏酵母及其应用研究*

解脂耶氏酵母是一种可利用多种底物发酵生产多种产品的非常规酵母,环境适应性强、易培养、安全性高。因此,该物种作为一种新型的生物工程菌株引起了科学界的广泛关注。近年来,工业生物技术因绿色、循环、低碳等优势成为新兴工业技术,在国内外得到了快速发展。介绍了解脂耶氏酵母的特征及其代谢生产各类化合物的方法,并通过对工业生物技术与传统化学化工技术的比较分析,阐述了工业生物技术的特点、研究现状及应用前景。     

黑曲霉中内切菊粉酶基因及其全合成基因在解脂耶氏酵母中表达的比较

利用酵母密码子偏爱性将黑曲霉(Aspergillus niger)中的内切菊粉酶(Endoinu linase)基因通过基因全合成的方式合成为酵母密码子偏爱性的内切菊粉酶基因。然后将原始和全合成的内切菊粉酶基因克隆到解脂耶氏酵母表达载体PINA1296上,得重组解脂耶氏酵母表达载体pHBM2020、pHBM2021,将两种质粒分别转化解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)CLIB725,筛选得到重组解脂耶氏酵母CLIB725(pHBM2020)、CLIB725(pHBM2021),将两种重组酵母摇瓶培养,经SDS-PAGE、测酶活检测表明两种基因在解脂耶氏酵母中都有表达,全合成菊粉酶比原始菊粉酶酶活要高。     

解脂耶氏酵母tsr1突变体的构建

将解脂耶氏酵母与蛋白质分泌有关的TSR1基因编码区部分缺失的DNA片段转化一株解脂耶氏酵母,通过体内同源重组,部分缺失的外源tsr1片段取代了酵母染色体上的正常的TSR1基因,从而获得tsr1的转化子。Southern杂交结果表明,用该法成功地构建了tsr1突变体,这为进一步研究解脂耶氏酵母TSR1基因的功能奠定了基础。     

解脂耶氏酵母表达调控工具的开发及天然产物合成的研究进展

解脂耶氏酵母是一种重要的产油酵母,由于其能利用多种疏水性底物,具有良好的耐酸、耐盐等胁迫耐受性,具有高通量的三羧酸循环,可提供充足的乙酰辅酶A前体等特点,被认为是生产萜类、聚酮类和黄酮类等天然产物的理想宿主,在代谢工程领域有着广泛的应用。近年来,越来越多的基因编辑、表达和调控工具被逐渐开发,这促进了解脂耶氏酵母合成各种天然产物的研究。文中综述了近年来解脂耶氏酵母中基因表达和天然产物合成方面的研究进展,并探讨了在该酵母中异源合成天然产物所面临的挑战和可能的解决方案。     

解脂耶罗维亚酵母产油脂的研究进展

单细胞油脂是生产生物柴油最理想的原料,随着化石能源的日益枯竭,单细胞油脂的生产受到广泛关注。解脂耶罗维亚酵母是生产单细胞油脂的最佳菌株,它能够利用诸多廉价底物作为碳源,在工业上有极大的应用前景。其遗传背景清晰,全基因组测序已完成,基因表达系统已构建。在此基础上对油脂累积途径进行了深入研究,多株油脂含量更高的菌株被构建。深入了解解脂耶罗维亚酵母的基因表达及油脂代谢系统,对日后对其进一步的代谢改造具有重要意义。     

工业酵母抗逆机理研究进展

工业酵母利用木质纤维素等生物质资源发酵生产醇、酮、醛、酸等各种化合物,是解决人类面临的不可再生资源和能源危机的重要途径,这激发了人们对木质纤维素水解液为原料和环保节能型浓醪发酵技术的极度关注。然而高浓度底物、产物、渗透压、木质纤维素水解液中抑制性物质、发酵过程温度的提高均会抑制微生物生长代谢及发酵性能,这是发酵行业"瓶颈"问题。本文简述了渗透压、温度及抑制性物质对酵母细胞生长的危害,并从胞内稳态平衡、分子水平等方面着重叙述工业酵母对渗透压、温度及抑制性物质的抗逆机制研究进展。     

机会性致病真菌解脂耶氏酵母研究进展CSCD

解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)是非常规酵母中最具代表性的一种二型性酵母,在现代生物医学和生物技术领域有着广泛的应用前景。然而,近年来不断有散发病例和医院感染的报道,尤其是可引起留置中心静脉导管的免疫缺陷或危重患者发生化脓性血栓静脉炎和真菌血症。本文旨在从病原真菌的角度出发,阐述解脂耶氏酵母流行病学、毒力因子、体外抗真菌药物敏感性以及临床诊疗的国内外研究进展。     

A new recombinant protein expression system for high-throughput screening in the yeast Yarrowia lipolytica

Development of a high-throughput eukaryotic screening procedure is important to increase success in obtaining improved enzymes through directed enzyme evolution. This procedure was developed for the yeast Yarrowia lipolytica which becomes the second eukaryotic host for this purpose. The extracellular lipase Lip2 was used as expressed enzyme but this system will be easily adjusted for other enzymes. We adapted and optimized the protocol for protein expression by Y. lipolytica in 96-well microplates. Yeast transformation efficiency and expression cassette insertion were increased by constructing a strain containing a zeta docking platform for targeted integration into the genome. The coefficient of variance of the full process was reduced from 36.3% to 18.9%. The main part of the variability (11.7%) arises from the specific lipase enzyme assay whereas the coefficient of variance concerning transformation, growth and expression steps represents only 7.2%. The rate of clone with no activity was reduced from 5.8% to 0.2%. Both transformation efficiency and variability are then compatible with high-throughput screening in the yeast Y. lipolytica.     

代谢木糖产乙醇的酿酒酵母工程菌研究进展

随着能源价格的持续上涨, 使用木质纤维素生产燃料乙醇已具有重要的实践意义。木糖是多数木质纤维素水解产物中含量仅次于葡萄糖的一种单糖, 传统乙醇生产菌株酿酒酵母不能利用木糖, 这为使用以木质纤维素为原料发酵生产乙醇带来了困难。多年以来人们试图通过基因工程和细胞融合等方法对其进行改造使其能够代谢木糖生产乙醇。本文主要介绍这方面的研究进展。     

代谢木糖产乙醇的酿酒酵母工程菌研究进展

随着能源价格的持续上涨,使用木质纤维素生产燃料乙醇已具有重要的实践意义.木糖是多数木质纤维素水解产物中含量仅次于葡萄糖的一种单糖,传统乙醇生产菌株酿酒酵母不能利用木糖,这为使用以木质纤维素为原料发酵生产乙醇带来了困难.多年以来人们试图通过基因工程和细胞融合等方法对其进行改造使其能够代谢木糖生产乙醇.本文主要介绍这方面的研究进展.     

黑曲霉木质纤维素降解酶基因的可变剪接分析及验证

黑曲霉Aspergillus niger因能够产生大量的木质纤维素降解酶而在木质纤维素资源利用中发挥重要作用。目前,有关黑曲霉基因组中与木质纤维素降解相关的基因是否存在可变剪接的情况尚不清楚。本研究以黑曲霉CBS513.88菌株为研究对象,采用rMATS和ABLas两种方法对黑曲霉在葡萄糖为唯一碳源(G组)和小麦秸秆为唯一碳源(WS组)下的56个木质纤维素降解酶基因的可变剪接事件进行分析,并通过RT-PCR扩增和内含子特异性扩增对3个典型基因的可变剪接体进行了验证。结果表明,ABLas可变剪接分析算法相较于rMATS分析算法更为准确,ABLas分析算法显示G组和WS组共有21个木质纤维素降解酶基因出现了可变剪接,可变剪接类型以内含子保留(IR)为主,占所有可变剪接事件的82.85%。另外,G组和WS组发生可变剪接的木质纤维素降解酶基因也有所不同：G组发生可变剪接的基因为13个,WS组发生可变剪接的基因为14个,两组都发生可变剪接的基因为6个,这表明黑曲霉木质纤维素降解酶基因的可变剪接在不同生长条件下存在差异,另一方面,黑曲霉中众多可变剪接体的存在也为开发新型的木质纤维素降解酶资源提供基础。     

引入新型异戊二烯醇利用途径促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的合成*

目的:微生物体内异戊二烯类化合物的前体物异戊烯焦磷酸酯的天然合成路径受到严格的代谢调控,因此限制了异戊二烯类化合物的高效生物合成,而新型异戊二烯醇利用途径独立于生物体内源性代谢路径,通过在微生物中引入IUP能够进行异戊烯焦磷酸酯的大量合成,从而促进异戊二烯类化合物的大量合成。方法:在油脂酵母解脂耶氏酵母中引入IUP,强化异戊烯焦磷酸酯生物合成,促进β-胡萝卜素的高效积累。结果:通过生物信息学的方法预测IUP中两个关键蛋白酿酒酵母来源的胆碱激酶ScCK和拟南芥来源的异戊烯磷酸激酶AtIPK,均为酸性亲水性蛋白,无跨膜区和信号肽,二者都具有疏松不稳定的结构特征,显著富集于磷酸类物质的合成通路中。在解脂耶氏酵母中利用同源重组技术引入外源β-胡萝卜素合成关键基因carRP和carB,强化甲羟戊酸途径的关键基因thmgR和ggs1,使工程菌株中积累2.68 mg/L β-胡萝卜素。通过Cre-loxP系统回收基因组上的ura标签,再将IUP进一步整合到工程菌株染色体上。当培养基中含有20 mM异戊二烯醇作为底物、碳氮比为4/3且发酵96 h后,重组解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的产量提高到410.2 mg/L,较原始工程菌的产量提高了近200倍。结论:IUP能够促进解脂耶氏酵母中β-胡萝卜素的高效积累,为利用IUP开展β-胡萝卜素和其他异戊二烯类化合物的高效生物合成提供新思路。     

A rapid microassay to evaluate enzymatic hydrolysis of lignocellulosic substrates

Current attempts to produce ethanol from lignocellulosic biomass are focused on the optimization of pretreatment to reduce substrate recalcitrance and the improvement of enzymes for hydrolysis of the cellulose and hemicellulose components to produce fermentable sugars. Research aimed at optimizing both aspects of the bioconversion process involves assessment of the effects of multiple variables on enzyme efficiency, resulting in large factorial experiments with intensive assay requirements. A rapid assay for lignocellulose hydrolysis has been developed to address this need. Pretreated lignocellulose is formed into handsheets, which are then used to prepare small disks that are easily dispensed into microtiter plates. The hydrolysis of cellulose to glucose is estimated using an enzyme-coupled spectrophotometric assay. Using disks prepared from ethanol organosolv pretreated yellow poplar, it is shown that the assay generates data comparable with those produced by hydrolysis of pretreated yellow poplar pulp in Erlenmeyer flasks, followed by HPLC analysis of glucose. The assay shows considerable time and cost benefits over the standard assay protocol and is applicable to a broad range of lignocellulosic substrates.     

Influence of compressed fluids treatment on the activity of Yarrowia lipolytica lipase

This work investigated the influence of temperature, pressure, exposure times and depressurization rate on the activity of a non-commercial immobilized lipase from Yarrowia lipolytica (YLL) submitted to compressed carbon dioxide, propane and n-butane. A high-pressure cell was employed in the experiments, in the pressure range of 10–280 bar, varying the temperature from 35 to 75 °C, exposure times from 1 to 6 h, and adopting distinct decompression rates. Results showed that significant activity losses were obtained when the treatment was conducted in carbon dioxide, while negligible losses were observed in both propane and n-butane. For the treatment with carbon dioxide, within the range studied, the decompression rate affected positively enzyme activity, while the exposure time and temperature presented an opposite effect on the non-commercial immobilized lipase from Y. lipolytica (YLL). Additionally, the performance of two commercial immobilized lipases (Lipozyme IM and Novozym 435) and the immobilized YLL in the three solvents was compared. Immobilized YLL has shown to be more suitable than Lipozyme IM for enzyme-catalyzed reactions using compressed propane and n-butane as solvents, but with inferior performance compared to Novozym 435 treated in these solvents.