乙醇胁迫抑制毕赤酵母表达外源蛋白的转录组学分析

在5 L发酵罐中进行毕赤酵母发酵表达猪?干扰素的实验,发现甘油培养末期乙醇的积累会抑制外源蛋白的表达。从转录组学角度系统分析不同浓度乙醇胁迫条件下,毕赤酵母甘油培养期和甲醇诱导期细胞的生理状态变化。研究结果表明,在甘油培养期,乙醇胁迫使得毕赤酵母细胞中的545个基因发生了显著差异表达(265个基因表达上调,280个基因表达下调),这些差异表达基因的功能主要涉及蛋白质合成、能量代谢、细胞周期和过氧化物酶代谢。乙醇胁迫增加了蛋白质错误折叠的情况,降低了核糖体和线粒体的结构完整性,使得甘油培养末期无法得到大量具有健全功能的酵母细胞。在甲醇诱导期,与甲醇代谢、蛋白质加工合成、氨基酸代谢等途径相关的294个基因发生了显著差异表达(171个基因表达上调,123个基因表达下调),导致内质网胁迫不能被及时解除,破坏了细胞内的氨基酸正常代谢。     

基于差分进化算法的酿酒酵母分批补料培养在线自适应控制

酿酒酵母分批补料培养中,葡萄糖添加过量会导致乙醇大量积累,破坏细胞结构及功能,降低葡萄糖利用效率;葡萄糖添加不足会限制细胞生长。为解决这一矛盾,提出了一种基于差分进化算法的在线自适应控制策略,并利用计算机仿真方法对该策略、传统的间歇流加、分段恒速流加及PID控制策略的控制性能进行了研究和比较。结果表明,在该控制策略下,发酵液中的乙醇浓度能够被稳定地控制在1g/L的低水平,而细胞浓度却达到34.45g/L的高水平,比采用间歇流加、分段恒速流加及PID控制策略的批次分别提高了243%、18%和29%。由此可知,该自适应控制策略能够将葡萄糖流加速率控制在适宜水平,避免乙醇过量积累的同时保证细胞的快速增殖。