过程优化提高解脂亚洛酵母积累α-酮戊二酸

目前,应用解脂亚洛酵母发酵生产α-酮戊二酸由于产量和底物转化率低、生产周期长等问题,仍未大规模工业化生产。为了解决这些问题,以研究室诱变选育获得的1株高产α-酮戊二酸的解脂亚洛酵母Yarrowia lipolytica WSH-Z06 C3为出发菌株,考察了该菌株在50 L发酵罐中转速、碳酸钙浓度、溶氧以及补料方式(多节点补料、恒速补料)等因素对α-酮戊二酸积累的影响。结果表明,当转速为300 r/min时,α-酮戊二酸和丙酮酸的产量分别为32.4 g/L和19.66 g/L;碳酸钙质量浓度为20 g/L时,α-酮戊二酸的产量提高至38.55 g/L,丙酮酸降低至8.28 g/L;控制溶氧水平在50%时,α-酮戊二酸产量为42.39 g/L,此时丙酮酸为6.22 g/L。比较高初始甘油浓度和不同的补料发酵策略,发现恒速补料效果最好,发酵144 hα-酮戊二酸产量达到66.27 g/L,丙酮酸产量为20.82 g/L。通过上述发酵过程参数的优化,α-酮戊二酸的产量和底物的转化率比未优化前分别提高了67.3%和4.56%,为解脂亚洛酵母工业化生产α-酮戊二酸提供一定参考。     

解脂耶氏酵母诱变育种及发酵产α-酮戊二酸条件优化

对具有发酵产α-酮戊二酸能力的解脂耶氏酵母(Yarrowia Lipolytica)ZY-4进行了紫外诱变和NTG诱变育种,筛选得到产量提高的突变株,并对突变株的发酵培养基进行了优化,结果表明,紫外诱变和NTG诱变后筛选到的突变株分别比原始出发菌株产量提高了67.8%和110%。优化后发酵培养基成分为甘油8%,氯化铵5.0 g/L,硫胺素1.0μg/L,磷酸二氢钾1.0 g/L,七水硫酸镁0.5 g/L,培养基优化后α-酮戊二酸产量比原始出发菌株提高了232.4%。     

营养条件对光滑球拟酵母积累α-酮戊二酸的影响

以光滑拟球酵母为研究模型,研究α-酮戊二酸的浓度情况。通过单因素实验得到α-酮戊二酸积累最佳浓度的各单因素条件为：葡萄糖浓度140g／L,NH4Cl浓度5g／L。在碳源（30g/L葡萄糖初始浓度）匮乏条件下加入丙酮酸30g／L,在此条件下丙酮酸转化为α－酮戊二酸的转化率最高达53．7％。以30g／L丙酮酸为唯一碳源时在7L发酵罐中光滑拟球酵母可生成浓度为10．7g/Lα-酮戊二酸,外源丙酮酸的转化率可达66．9％。这一结果表明,T．glabrata具有将丙酮酸转化为α-KG的能力。     

光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶系生理作用解析

[目的]研究α-酮戊二酸脱氢酶系在光滑球拟酵母碳代谢流、能量代谢和氨基酸代谢中的生理作用.[方法]通过敲除光滑球拟酵母中编码α-酮戊二酸脱氢酶系中E1酶的基因kgd1,构建α-酮戊二酸脱氢酶活性缺失菌株T.glabrata kgd1::kan,并考察KGDH缺失引起TCA循环关键酶活性,碳代谢流量以及胞内氨基酸和能荷水平等方面的变化.[结果]光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶活性的缺失导致:(1)细胞启动乙醛酸途径,通过形成TCA-乙醛酸循环实现TCA循环的正常代谢;(2)胞内NADH/NAD+水平下降33.7%,ATP/ADP水平下降31.8%,而与NADH代谢相关的丙酮酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶和苹果酸脱氢酶的活性分别提高58.1%、33.3%和32.5%;(3)胞内丙酮酸含量下降50.1%,而胞内琥珀酸、苹果酸和α-酮戊二酸含量则分别增加了172.7%、66.1%和41.1%;(4)丙酮酸族氨基酸含量下降29.3%,而胞内谷氨酸族氨基酸和天冬氨酸族氨基酸含量则提高了34.7%和26.8%.[结论]上述研究结果表明,α-酮戊二酸脱氢酶系在微生物细胞中心碳代谢、能量代谢和氨基酸代谢中发挥着重要作用.     

光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶系生理作用

摘要：【目的】研究α-酮戊二酸脱氢酶系在光滑球拟酵母碳代谢流、能量代谢和氨基酸代谢中的生理作用。【方法】通过敲除光滑球拟酵母中编码α-酮戊二酸脱氢酶系中E1酶的基因kgd1,构建α-酮戊二酸脱氢酶活性缺失菌株T. glabrata kgd1::kan,并考察KGDH缺失引起TCA循环关键酶活性,碳代谢流量以及胞内氨基酸和能荷水平等方面的变化。【结果】光滑球拟酵母中α-酮戊二酸脱氢酶活性的缺失导致：(1)细胞启动乙醛酸途径,通过形成TCA-乙醛酸循环实现TCA循环的正常代谢;(2)胞内NADH/NAD+水平     

解脂假丝酵母对重金属工业废水的吸附特性

利用解脂假丝酵母对Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)共存的模拟重金属废水及3种实际重金属废水进行了微生物吸附,结果表明,pH、吸附时间和菌浓度等均是显著的影响因素.Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的去除均符合准一级和准二级动力学模型,其中准二级模型的拟合效果最理想,证明该菌种对重金属的吸附包括了多个步骤,其中化学吸附是限速步骤.解脂假丝酵母对共存重金属的生物吸附效果理想,1g·L^-1菌体在120min时,对18.7～37.86mg·L^-1Cr、2.39～9.21mg·L^-1Cu、2.27～9.87mg·L^-1Ni和0.43～1.32mg·L^-1Zn的去除率分别为81.6%～84.6%、84.0%～100%、84.1%～100%和93.9%～100%.菌体的蛋白质、脂质和多糖均参与了重金属吸附,起作用的主要功能团是-OH、-NH₂、-CH₂、-CH₃、-COOH、-CHO、C=C、-PO₄^3-和-SO₃H.     

解脂耶氏酵母表达系统研究进展

解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）是非常规酵母中具代表性的一种,它底物广泛,尤其能利用有机酸（柠檬酸、异柠檬酸）,蛋白类（蛋白酶、脂肪酸、酯酶、磷酸酶、α-甘露糖苷酶、RNase）。烷烃类廉价物质作为底物分泌大量的代谢产物,自上世纪40年代被发现以来,越来越受到研究者的重视,并于上世纪90年代被开发成为一种新的酵母表达系统,用于42种异源蛋白的高效表达。综述了解脂耶氏酵母表达系统及其特点,有利于研究者从转录和翻译的水平研究异源蛋白在此菌中的表达分泌路径以及寻找到调控型启动子。     

产琥珀酸重组解脂酵母发酵副产物乙酸的代谢控制

琥珀酸是一种高附加值的有机酸,广泛用于食品、化工和农药领域。解脂酵母Yarrowia lipolytica作为新型强健的非传统酵母,近年来逐渐吸引了研究者的注意。前期通过基因敲除琥珀酸脱氢酶基因构建了一株产琥珀酸的重组解脂酵母PGC01003。由于糖酵解和TCA循环流量不协调,PGC01003分泌大量副产物乙酸,限制了琥珀酸产量的进一步提高。为降低乙酸的溢出,实现自然低pH值发酵生产琥珀酸,首先干扰旁路代谢,异源表达来自鼠沙门氏菌的乙酰辅酶A合酶,乙酸的产量下降至4.6 g/L,比对照降低了24.6%。而基因敲除乙酰辅酶A水解酶基因得到的重组菌PGC11505,发酵96 h乙酸分泌量只有0.4 g/L,琥珀酸产量提高到7.0 g/L,琥珀酸的转化率为0.30 g/g,为进一步构建高产琥珀酸的细胞工厂奠定基础。     

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。     

碳酸钙促进丙酮酸发酵过程中α-酮戊二酸的形成

在多重维生素营养缺陷型菌株光滑球拟酵母CCTCC M202019发酵生产丙酮酸的摇瓶和发酵罐实验中发现,CaCO₃的添加对发酵液中α-酮戊二酸（α-KG）的积累有重要影响。在维生素浓度不变且供氧充分的前提下,延迟CaCO₃添加时间可明显抑制α-KG的产生,并提高丙酮酸与α-KG的碳摩尔比(C_PYR/C_αKG);而增加培养基中的CaCO₃浓度会导致αKG积累的增加。用不同物质调节发酵液中pH的实验证实：在丙酮酸发酵过程中, Ca²⁺对αKG的积累起主要作用,CO₃^2-起辅助作用,两者对α-KG的积累具有协同效应。维持培养基中CaCO₃浓度不变,改变培养基中硫胺素的浓度,对αKG的积累,特别是对C_PYR/C_α-KG值没有影响;而增加培养基中生物素的浓度,则导致αKG的浓度不断上升且C_PYR/C_α-KG值不断下降。当有Ca2+存在时,胞内丙酮酸羧化酶的活性最高可提高40%,而丙酮酸脱氢酶系的活性没有明显变化。结果表明,丙酮酸发酵过程中α-KG的形成是由于CaCO₃促进了丙酮酸羧化反应,其中Ca²⁺可显著提高丙酮酸羧化酶的活性,而CO₃^2-则有可能作为丙酮酸羧化反应的底物。     

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...     

解脂亚罗酵母P12单倍体的制备

[背景]目前解脂亚罗酵母在实验研究和工业生产方面的应用越来越广泛,但相较于常规酵母而言,解脂亚罗酵母缺乏简便有效的遗传转化体系,致使其在基因表达调控方面存在较大困难.同时,酵母的染色体倍性也会对基因敲除效果产生影响,选择单倍体细胞作为功能基因改造的受体可以避免等位基因之间相互作用的影响,解决多倍体细胞基因敲除不完全的问...     

带His-tag的解脂耶氏酵母脂肪酶Lip2在毕赤酵母中的表达及纯化

将去自身信号肽并且N-端带6×His标签的YlLip2基因克隆至表达载体pPIC9K中,电转化GS115获得高效表达脂肪酶His₆-YlLip2的基因工程菌。筛选到的阳性克隆子摇瓶发酵脂肪酶活力最高为400U/ml。对重组毕赤酵母在10 L发酵罐中表达His₆-YlLip2的分批补料发酵工艺进行了初步优化,探讨了培养基、pH、温度对生物量和重组蛋白表达量的影响。结果表明:采用FM22培养基,诱导温度为25℃,pH 5.0,甲醇诱导114 h后His₆-YlLip2的最高酶活力达到3160U/ml。SDS-PAGE分析表明,蛋白的分子量大约为38kDa。重组的His₆-YlLip2经镍柱一步纯化后的纯度达到95.43%,比酶活达到4250U/mg。     

解脂假丝酵母716发酵十三烷的产物分析

本文介绍了716菌株发酵十三烷产生的代谢产物中一元酸部分,用5%聚乙二醇20M和3%SE-30两个色谱柱相配合,进行气相色谱定性、定量的方法。     

解脂耶氏酵母TSR1基因的定点诱变

对解脂耶氏酵母与蛋白质分泌有关的TSR1基因进行寡核苷酸介导的定点诱变,限制性内切酶切割的拼接,得到了该基因的一系列缺失突变体。这为进一步研究TSR1基因不同结构域的功能奠定了基础。     

解脂假丝酵母(Candida lipolytica)对铜的吸附

研究了解脂假丝酵母的表面特性及培养时间、pH值、铜浓度、菌体投加量、吸附时间等因素对铜吸附的影响,并探讨了吸附动力学特征。结果表明,菌体表面可能有-OH和-PO₄^3-,培养96 h的菌体吸附性能最佳,适宜pH为4.0-6.0,适宜菌体投加量为25.0g·L^-1(湿重)。在初始浓度为20mg·L^-1的铜溶液中投加25.0g·L^-1(湿重)的菌体,吸附2h,铜的去除率最高达86.5%。铜浓度为5,10mg·L^-1时,铜的去除率高达95%以上。动力学分析表明,在实验设定的浓度范围内解脂假丝酵母对铜的吸附基本符合Freundlich吸附模型。红外光谱分析表明吸附后-OH吸收峰蓝移18cm^-1,其它吸收峰没有明显的变化。     

解脂耶氏酵母表面展示β-淀粉酶与α-葡萄糖转苷酶及一步法由淀粉合成低聚异麦芽糖

低聚异麦芽糖(IMO)所具有的良好理化性质和生理功能,使得其在食品、医药、饲料、化妆品等领域得到广泛应用。但目前工业上采用多酶协同法由淀粉合成低聚异麦芽糖,步骤繁琐、成本较高。因此开发出更加经济简便的方法生产低聚异麦芽糖具有重要的应用价值。通过将β-淀粉酶(βa)和耐热α-葡萄糖转苷酶(GT)以不同的方式进行融合,并利用表面展示系统固定在食品安全微生物解脂耶氏酵母细胞表面,实现自我表达与固定。筛选得到高产菌株Yβa-GT29。大量培养获得细胞,转化液化的淀粉可实现一步法合成IMO,50℃转化20h即可得到纯度为75.3%的低聚异麦芽糖,方便了低聚异麦芽糖的生产。     

解脂耶氏酵母合成萜烯的进展:见微知著的改造策略

萜烯是一类基于五碳单元类异戊二烯的天然化合物,种类繁多且具有多种生物活性,被广泛应用于食品、医药和化工领域.传统萜类物质生产依赖于化学合成或植物组织提取,存在产率低、资源浪费的缺点.近年来,代谢工程和合成生物学的发展促进了微生物细胞工厂的高效构建,为化学品的微生物合成提供了新的选择.解脂耶氏酵母因前体甲羟戊酸途径的内源...     

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。     

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。