酵母细胞渗透压调节与甘油代谢

酵母甘油代谢与调控的信息主要来自于酿酒酵母和酿酒酵母细胞对高渗应答的研究。本文综述了酵母细胞非协迫条件下的甘油合成与分解代谢特征;甘油在酵母细胞渗透压调节过程中的作用与酵母耐高渗机理;增强甘油合成的外环境及其甘油合成的途径工程;以及酵母感受胞外高渗信息及控制在高渗协迫条件下甘油合成的高渗甘油应答途径。     

酵母细胞甘油代谢与生理功能研究进展

甘油是酵母细胞生长代谢过程中常见的多元醇物质。尽管甘油的结构简单,代谢途径并不复杂,但是其在细胞内的生理功能十分重要。甘油代谢过程主要参与细胞的高渗透压生理调节和厌氧条件下的胞内氧化还原平衡调节。近年来许多学者在酵母细胞的甘油代谢及生理功能方面开展了深入的研究。在扼要介绍甘油生理代谢的基础上,重点阐述甘油代谢参与细胞高渗压甘油应答信号途径和氧化还原平衡调节的生理机制,同时就酵母细胞甘油合成的代谢工程进行归纳和评述。     

酵母细胞对高渗环境的适应与胞内甘油累积

甘油是包括酿酒酵母在内的许多种酵母细胞中的主要相容性溶质。为适应在高渗环境下的生存,酵母细胞将在胞内累积甘油。胞内甘油累积的增加可由甘油合成的增强,甘油利用的减弱,细胞膜通透性下降导致的胞内甘油流失的减少以及从环境中吸取更多的甘油而产生。本文综述了酵母细胞对环境渗透压变化的信号传导,高渗诱导的基因表达,环境渗透压升高时酵母细胞内甘油的累积以及甘油合成的限速步骤。     

渗透压对产甘油假丝酵母甘油合成与胞内磷积累的影响

研究了不同磷浓度时渗透压对产甘油假丝酵母甘油合成与胞内磷积累的影响。结果表明,不同磷含量时,产甘油假丝酵母甘油合成越多,分泌至胞外和积累于胞内的甘油也越多,其最大甘油合成量存在一个最适渗透压。同样;在相同渗透压下,其最大甘油合成量也存在一个最适磷浓度。在相同磷含量时,渗透压增高能够促进胞内聚磷酸盐积累;当渗透压相同时,培养基中磷含量增加,胞内游离磷和聚磷酸盐均增加。在生长稳定期后期,富磷可以促进胞内游离磷和聚磷酸盐积累显著增加。经分析发现,产甘油假丝酵母胞内积累甘油与聚磷酸盐,可能对克服对数生长期细胞数量少而渗透压胁迫大的困境发挥了极其重要的作用,从而能维持其生长稳定期较高的生物量、细胞存活率和甘油产量。     

耐高渗压是产甘油假丝酵母甘油高产的基础

运用化学诱变法从产甘油假丝酵母获得１９株渗透压突变株。对其生理及发酵性能的研究结果显示,所有渗透压敏感突变株的甘油产率皆显著降低并巨大多数渗透压敏感突变株的糖利用速度减慢．耐渗透压性能提高突变株的糖利用率几乎与亲株相同而甘油发酵性能改变呈现多样性,突变株如ＷＬ－ＯｓｍＤ、ＷＬ－ＯｓｍＦ以及ＷＬ-ＯｓｍＨ甘油转化率极度降低而突变株ＷＬ－ＯｓｍＢ的甘油耗糖转化率接近亲株。     

渗透压在葡萄酒酵母代谢中的调控作用

以磷酸丙糖异构酶部分缺失突变株做对比,研究了渗透压对葡萄酒酵母发酵过程中甘油合成与挥发酸生成的调节作用.结果表明:渗透压对野生型葡萄酒酵母中存在的磷酸二羟丙酮(DHAP)与3-磷酸甘油醛(GA3P)平衡具有调节作用,能使平衡向磷酸二羟丙酮方向迁移以合成更多的甘油,而当磷酸丙糖异构酶部分缺失时渗透压对这一平衡基本不起作用...     

杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程的呼吸,胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉含量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下,淀粉则降解为     

耐高渗压是产甘油假丝酵母甘油高产的基础*

运用化学诱变法从产甘油假丝酵母获得１９株渗透压突变株。对其生理及发酵性能的研究结果显示,所有渗透压敏感突变株的甘油产率皆显著降低并巨大多数渗透压敏感突变株的糖利用速度减慢．耐渗透压性能提高突变株的糖利用率几乎与亲株相同而甘油发酵性能改变呈现多样性,突变株如ＷＬ－ＯｓｍＤ、ＷＬ－ＯｓｍＦ以及ＷＬ-ＯｓｍＨ甘油转化率极度降低而突变株ＷＬ－ＯｓｍＢ的甘油耗糖转化率接近亲株。     

鱼类的渗透压调节

鱼类由于其生活的特定环境——水环境 ,经常与体液是不等渗的 ,淡水鱼类的组织液存在着比介质高的渗透浓度 ,而海水种类的体液比它们生活的海水渗透浓度低 ,所以鱼类必须进行对其来说非常重要的渗透调节 ,以维持组织内特定的水分和盐类平衡。鱼类渗透浓度的调节主要是通过肾脏、鳃等器官来完成的。1　淡水鱼类通常淡水鱼类和海水鱼类体液的含盐浓度相差不大 ,均约为 7‰ ,以 mosm/ kg[渗透毫摩尔 /公斤 (升 )水= 2 2 .4个大气压 ]表示淡水鱼血液的渗透压范围是 2 6 5～ 32 5 mosm/ kg。而淡水的盐水浓度在 3‰以下 (渗透压小于 5 mosm/ kg) …     

产甘油假丝酵母与酿酒酵母胞浆3-磷酸甘油脱氢酶基因的功能比较

胞浆3-磷酸甘油脱氢酶(GPD)是酿酒酵母细胞甘油合成过程中的关键限速酶．尽管高产甘油菌株产甘油假丝酵母基因组中编码该酶的基因CgGPD已经被克隆出来,但是具体的功能,特别是与酿酒酵母GPD1和GPD2基因的功能比较值得进一步研究．以酿酒酵母渗透压敏感型的gpd1/gpd2和gpd1突变株为宿主,分别导入CgGPD、GPD1和GPD2基因,比较分析了CgGPD、GPD1和GPD2基因在高渗透压胁迫条件下和厌氧环境中的表达调控,及其对细胞甘油合成能力的影响．研究发现,GPD1基因受到渗透压诱导表达,GPD2基因在细胞厌氧条件下起着氧化还原平衡调节作用,而CgGPD基因不仅能够在渗透压胁迫条件下通过过量快速合成甘油调节渗透压平衡,而且能够在厌氧培养环境中互补GPD2基因的缺失,使gpd1/gpd2缺失突变株能够正常生长,同时提高了突变株的甘油合成能力．结果表明,CgGPD基因在gpd1/gpd2缺失突变株中既具有GPD1基因的功能,又能发挥GPD2基因的功能．     

高渗透压甘油信号转导途径

高渗透压甘油(HOG)途径是经典的MAPK级联系统之一,对酵母细胞在高渗透压条件下的生长是必需的。阐述了HOG信号途径的研究进展及其各组分在HOG途径中的调节作用和功能。对真核细胞研究模型酵母菌感受高渗透压环境的胞内信号转导机制的研究,为人们深入了解哺乳动物和植物细胞如何应对环境胁迫打下了基础。     

耐高渗压高压甘油的一个假丝酵母新种：产甘油假丝酵母

从自然标本中分离获得一高产甘油的菌株ＷＬ２００２－５,仅发酵葡萄糖及微发酵蔗糖,能利用葡萄糖、蔗糖、乙醇生产、微利用甘油和柠檬酸,不利用肌醇,硝酸盐、与ＤＢＢ显色反应为阴性。     

微生物渗透压调节过程中的相容性溶质

微生物渗透压调节过程中的相容性溶质王颖群,陶涛（武汉大学生命科学学院,武汉４３００７２）众所周知,微生物的生长受到多种环境因子的影响,渗透压即是其中之一。微生物体外渗透压的改变主要有两个方面：一是胞外渗透压升高,二是胞外渗透压降低。当外界渗透压改变时...     

产甘油假丝酵母甘油代谢关键酶的研究

本文对产甘油假丝酵母的甘油代谢关键酶进行了研究,发现产甘油假丝酵母同化甘油能力极弱,少量葡萄糖明显改善其同化甘油的能力;线粒体3磷酸甘油脱氢酶受3磷酸甘油的强烈诱导,受葡萄糖代谢的阻遏。在甘油发酵过程中,产甘油假丝酵母胞浆3磷酸甘油脱氢酶酶活处于较高水平并在36h和60h时出现两次酶活高峰,其中第一次酶活峰值水平决定产甘油假丝酵母的甘油合成和积累水平,成为甘油高速积累期(18～48h)甘油合成的关键性的限速酶。在甘油发酵18～48h内,3磷酸甘油酯酶的酶活处于高水平,并在36h时出现酶活峰值;处于缓慢甘油积累阶段的48～72h间,3磷酸甘油酯酶已处于低水平表达,此时,3磷酸甘油酯酶则成为甘油合成的限速酶。产甘油假丝酵母稳定并高表达其胞浆3磷酸甘油脱氢酶基因并且其所表达的3磷酸甘油酯酶酶活远高于胞浆3磷酸甘油脱氢酶这一特征是其高产甘油根本所在。     

产甘油假丝酵母胞浆3-磷酸甘油脱氢酶基因（CgGPD）功能分析

【目的】从高产甘油生产菌株产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）基因组中克隆了NAD+依赖3-磷酸甘油脱氢酶编码基因（CgGPD）,但是该基因及其上游调控序列具体的功能还是未知的。本文研究了CgGPD基因及其上游调控序列的功能。【方法】本文以酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）及其渗透压敏感型突变株为宿主,构建3种不同的酵母表达载体导入酵母细胞,研究了不同酵母转化子在渗透压胁迫条件下CgGPD基因表达对细胞的耐高渗透压胁迫应答及其细胞的甘油合成能力的影响。【结果】实验结果表明无论是以来源于S. cerevisiae 的TPI启动子还是来源于CgGPD基因的启动子,过量表达CgGPD基因的转化子均能够显著加速葡萄糖消耗速度和提高甘油合成能力,在gpd1/gpd2突变株中表达CgGPD基因能够消除细胞对外界高渗透压的敏感性,同时转化子胞内甘油大量积累。【结论】CgGPD基因在野生型酵母S. cerevisiae W303-1A表达显著提高细胞的甘油合成能力,在gpd/1gpd2突变株中能够互补GPD1基因的功能,CgGPD基因表达受渗透压诱导 调控。     

产甘油假丝酵母HOG1 MAPK同源基因CgHOG1的克隆及特征分析

摘要:【目的】获得产甘油假丝酵母(Candida glycerinogenes)耐高渗和过量合成甘油的关键调控基因—丝裂原活化蛋白激酶基因(CgHOG1),并考察其渗透压调节功能。【方法】运用简并PCR 结合Self-Formed Adaptor PCR技术从产甘油假丝酵母基因组中克隆CgHOG1基因并进行生物信息学相关分析,将CgHOG1基因在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae W303-1A)hog1Δ缺失突变株中互补表达,考察菌株耐渗透压能力变化。【结果】所获得CgHOG1基因全长1164 bp,编码387个氨基酸序列(GenBank No. KC480066);氨基酸序列与来源于Ogataea parapolymorpha的Hog1p同源性最高,为86%;该基因在酿酒酵母hog1Δ缺失突变株中异源表达能够显著提高菌株的抗盐耐高渗和甘油合成能力。【结论】本文所获得的基因CgHOG1是一个具有耐高渗和过量合成甘油调控功能的新基因,研究结果为产甘油假丝酵母超高渗应答机制的研究及抗盐耐旱作物改造提供了新的基因。     

线粒体Ca^2＋转运与细胞代谢调节

线粒体具有一套完整的Ｃａ＾２＋转运系统,包括两条摄取途径和三条释放途径。生理条件下,它们在细胞胞质与线粒体钙稳态维持以及细胞能量代谢中起重要作用,线粒体从胞质摄取的Ｃａ＾２＋可激活某些Ｃａ＾２＋敏感的呼吸酶和代谢过程。病理条件下,线粒体Ｃａ＾２＋转运发生紊乱,通过线粒体通透性转换导致细胞坏死或凋亡。     

甘油代谢对杜氏盐藻盐耐受性的调节

杜氏盐藻是迄今发现的世界上最耐盐的单细胞真核生物,能在0.05 mol/L至饱和NaCl浓度下正常生长,因此其耐盐机制倍受人们关注。研究发现,杜氏盐藻盐耐受性与甘油代谢密切相关。为此,我们综述其耐盐机制、甘油代谢调控、甘油代谢与盐耐受性关联性、甘油代谢重要酶的分子生物学研究等进展,希望对深入研究植物耐盐机制、培育耐盐作物新品种及开发甘油等高附加值次生代谢产物等研究提供有益帮助。     

不同发酵条件下产甘油假丝酵母有机酸代谢的研究

产甘油假丝酵母 (Candidaglycerolgenesis)发酵产生的有机酸对丙三醇产品质量和产率均有影响。发现在发酵其它条件恒定 ,装液比和玉米浆浓度增加时 ,发酵液总酸是递增的。在装液比为 0 2和玉米浆浓度为 8g L时 ,丙酮酸和乳酸在细胞生长期可分别积累达 4 1g L和 1 0g L ,比正常发酵时增加 2倍以上 ,丙三醇产率也低 ;然而 ,装液比为 0 0 8和玉米浆浓度为 4g L时 ,丙酮酸和乳酸产生较低 ,丙三醇产率较高 ,但乙酸积累比供氧不足时高 ,可达 2 6g L。发酵过程中有机酸被细胞代谢 ,含量逐渐下降 ,如在初糖浓度为 1 0 0g L时 ,有机酸在细胞生长期积累至高峰后 ,丙三醇和有机酸随之均降低至较低含量 ,并且丙酮酸或乳酸可以转化为乙酸。此外 ,在外加一些添加剂时对其产生有机酸也有影响 ,如添加 1 %油酸和VB1时可以降低乙酸的积累 ,同时增加丙酮酸的含量 ,丙三醇产量也有所增加 ;而丙酮酸结构类似物氟代丙酮酸和亚硫酸盐促进乙酸的产生 ,使酮戊二酸合成减少 ,丙三醇产量约增加 2 0 %。