酿酒酵母合成异源单萜类化合物的研究进展

单萜类化合物在食品、医药和工业等领域有重要的应用,具有可观的经济价值.随着合成生物学的日益发展,利用微生物作为细胞工厂合成单萜类化合物成为时下的研究热点.酿酒酵母是真核生物表达的模式菌株,其甲羟戊酸途径为单萜类化合物的合成提供直接前体,因此在酿酒酵母中构建异源单萜类化合物合成途径有较大优势.本文介绍了酿酒酵母细胞中异源单萜类化合物合成途径的构建.从甲羟戊酸途径代谢通量调控机制和融合酶调控酶催化反应效率两方面概述了酿酒酵母异源合成单萜类化合物的研究进展.     

代谢改造酿酒酵母合成萜类化合物的研究进展

萜类化合物是一类种类繁多、功能多样的化合物,部分具有抗癌、增强免疫力等作用,具有良好的生物活性,在食品、保健品以及医疗等领域应用广泛.近年来,随着对萜类化合物生物合成途径研究的深入,研究人员采用代谢工程手段构建了多种萜类产物的高产酿酒酵母工程菌株,部分已经达到或者接近工业化生产水平.因此,采用合成生物学相关技术手段合成...     

酿酒酵母细胞衰老机理的研究进展

酿酒酵母的细胞衰老研究作为生命科学领域的前沿课题,对解析高等真核生物衰老的分子机制具有重要意义。迄今为止,在酵母中已经确立的衰老模式有两种,即复制型衰老和时序型衰老。细胞衰老的影响因子较多,涉及到很多过程,所以研究起来非常复杂。综述了两种细胞衰老机制的研究进展。     

酿酒酵母乙醇耐受性机理研究进展

酿酒酵母(Sacchromyces cerevisiae)一直是主要的生物乙醇和酿酒业发酵菌株, 具有发酵速度快、乙醇产量高特性。然而, 产物乙醇积累造成的毒性效应是限制乙醇产量的主要因素之一, 研究酿酒酵母乙醇耐受性为解决这一工业难题奠定了理论基础。本文从乙醇对酵母细胞生理、细胞结构和组分的影响, 以及酿酒酵母乙醇耐受性的遗传基础方面综述了酿酒酵母乙醇耐受性机理的研究进展。     

耐高温酿酒酵母的构建与高温耐受机制解析

旨在构建优良的高温耐受酿酒酵母菌株,并探究其高温耐受机制。通过CRISPR/Cas9技术在絮凝性工业酿酒酵母KF-7中敲除ASP3(编码L-天冬酰胺酶II)并进一步高表达CRZ1(编码具有锌指结构的转录因子Crz1p),通过比较转录组解析重组菌株的高温耐受机制。结果显示,在44℃高温条件下,ASP3敲除菌株KAS11利用98.36 g/L葡萄糖产生43.68 g/L乙醇。在KAS11基础上高表达CRZ1后,菌株KASCR7发酵105.37 g/L葡萄糖产48.02 g/L乙醇。与KF-7相比,两个重组菌株的乙醇产量分别提升了4.77%和15.18%。比较转录组分析结果表明,在高温胁迫下,重组菌株的核糖体生物合成及翻译相关基因受到抑制,而热休克蛋白基因以及NAD⁺、NADH、嘌呤、甘油、脯氨酸等合成相关基因受到诱导,这些响应可能共同导致重组菌株的高温耐受性提升。研究结果可为构建高温耐受酿酒酵母菌株提供优良菌株资源和理论基础。     

海藻糖与热激蛋白在酿酒酵母耐受乙醇胁迫中的作用

在燃料乙醇发酵生产过程中,酿酒酵母经常会受到高浓度乙醇的胁迫,导致乙醇转化率和产量降低。面对高浓度乙醇的胁迫,酿酒酵母也具有应对胁迫的应激机制。在对这种应激机制进行了解的基础上,如能提高酿酒酵母对乙醇的耐受性,对于燃料乙醇生产具有重要意义。在高浓度乙醇胁迫下,酿酒酵母细胞会产生一系列保护性物质,如海藻糖、热激蛋白、脯氨酸等,这些物质能够提高酿酒酵母细胞对乙醇的耐受性。海藻糖作为一种重要的碳源、能量贮藏物质,不仅能稳定细胞膜、蛋白质和核酸等大分子物质,还可增强酿酒酵母对高浓度乙醇的耐受性。此外,酿酒酵母还可以产生大量的热激蛋白,增强酿酒酵母的抗逆性。从海藻糖和热激蛋白在乙醇胁迫下对酿酒酵母细胞保护作用的研究方面进行了综述,并对存在的问题进行了讨论与展望。     

西伯利亚蓼谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶基因在酿酒酵母中的共表达

谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶在清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)中起重要作用。采用0.36 mol.L-1NaHCO3对西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)进行胁迫处理, 荧光定量PCR分析表明这2个基因的表达受盐胁迫强烈诱导。为了分析2个基因是否具有抗盐能力以及其相互协同能力, 从cDNA文库中获得谷胱甘肽转移酶(GST)和半胱氨酸合成酶(CS)2个基因, 分别将GST、CS和GST+CS转入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中, 并分别命名转基因酵母为ty-gst、tycs和ty-gc。在1 mol.L-1 Na2CO3和5 mol.L-1 NaCl胁迫处理下, 转基因酵母(ty-gst、ty-cs和ty-gc)的耐盐能力均明显高于野生型酵母(wy), 而三者之间并无显著差别。在0.4 mol.L-1 NaCl胁迫处理下, 转基因酵母(ty-gst、ty-cs和ty-gc)的抗氧化酶类相关基因SOD1、SOD2、GPX1和GPX3的表达量均低于野生型酵母(对照)(wy), 而CTA1表达量均高于野生型酵母(对照)(wy)。转基因酵母ty-cs在0.4 mol.L-1 NaCl胁迫处理前后其超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)的活性均表现为最高。     

西伯利亚蓼谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶基因在酿酒酵母中的共表达

谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶在清除活性氧（reactive oxygen species,ROS）中起重要作用。采用0．36mol·L^-1 NaHCO3对西伯利亚蓼（Polygonum sibiricum）进行胁迫处理,荧光定量PCR分析表明这2个基因的表达受盐胁迫强烈诱导。为了分析2个基因是否具有抗盐能力以及其相互协同能力,从cDNA文库中获得谷胱甘肽转移酶（GST）和半胱氨酸合成酶（Cs）2个基因,分别将GST、CS和GST＋CS转入酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中,并分别命名转基因酵母为ty-gst、tycs和ty-gc。在1mol·L^-1 Na2C03和5mol·L^-1 NaCl胁迫处理下,转基因酵母（ty-gst、ty-cs和ty-gc）的耐盐能力均明显高于野生型酵母（㈣,而三者之间并无显著差别。在0．4mol·L^-1 NaCl胁迫处理下,转基因酵母（ty-gst、ty-cs和ty-gc）的抗氧化酶类相关基因SOD1、SOD2、GPX1和GPX3的表达量均低于野生型酵母（对照）（wy）,而CTA7表达量均高于野生型酵母（对照）（wy）。转基因酵母ty-cs在0．4mol·L^-1 NaCl胁迫处理前后其超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、过氧化氢酶（catalase,CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxJdase,GPX）的活性均表现为最高。     

酒精发酵过程中酿酒酵母耐受环境胁迫的研究进展

提高酿酒酵母细胞耐受环境胁迫（高渗透压、高浓度酒精和高温）的能力对酒精工业生产具有重要的意义。对提高酿酒酵母耐受性的研究方法和策略的发展历程进行了综述。基因组学、转录组学和蛋白质组学等现代组学技术在这一领域的研究获得了广泛的应用。这些技术将提供期待的信息,去理性改造并获得更加耐受胁迫的工业酵母菌株。     

遗传改造酿酒酵母生产植物萜类药物的策略

植物萜类化合物广泛应用于食品、医药、化妆品、农业等行业,在人们生活中起着越来越重要的作用,但因植物资源有限、生长缓慢、提取工艺复杂、生产成本高等影响,萜类物质在应用上受到很大限制。酵母作为一种简单的真核生物,不但具有遗传背景清晰、生长快、容易操作等优点,而且其本身存在萜类合成途径。因此,酵母常被用作宿主菌,在不影响正常生长的情况下,优化其萜类合成途径,使之适合植物萜类药物的生物合成。本文就萜类的生物合成、近几年改造酵母生产萜类取得的成果和面临的一些问题及建议做一综述。     

酿酒酵母在纤维素乙醇生产中对毒性化合物的耐受机理研究进展

利用木质纤维素生产燃料乙醇的过程中,前期预处理所产生的抑制剂会影响酵母的正常生长和后续的发酵过程。为减小抑制剂的影响所采取的一些脱毒策略往往造成糖的损失和生产成本的增加,这在实际生产与经济上是不可行的。因此,具有强的抑制剂耐受性的酿酒酵母菌株对于提高纤维素乙醇产率是十分重要的。近十年来,对于酿酒酵母胁迫耐受机制的研究取得了一些重要的进展,着重介绍目前酿酒酵母对抑制剂耐受机制的研究现状,包括一些关键性基因的表达及代谢通路过程分析等。同时也介绍一些应对抑制剂提高酵母发酵能力的措施。     

活性氧参与艾滋病发病的机理

HIV的长期感染, 使得患者体内活性氧大量积累, 形成了氧胁迫. 各种活性氧介导的氧胁迫, 能够激活转录因子NFκB, 从而刺激并促进HIV的基因表达. 同时氧胁迫还使得HIV感染者机体功能陷入紊乱, 表现为DNA严重损伤, Ca²⁺失去细胞内外的平衡, 酶系统遭到破坏, 能量代谢受阻等诸多方面. 应用抗氧化剂治疗艾滋病仍处于探索阶段.     

酿酒酵母属的分类学研究进展

由于酵母菌的巨大经济价值,国内外对这类微生物从基础到应用各方面的研究一直都非常活跃,而其中最基础的学科,酵母菌分类学,亦经历了巨大变化。了解当前最具有经济重要性的酿酒酵母菌的属种概念及其分类方法,无疑对更好地掌握和利用这类酵母菌具有重要意义。１酿酒酵母属的建立及其早期分类学研究 酿酒酵母属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ　Ｍｅｙｅｎ　ｅｘ　Ｒｅｅｓｓ）的分类学研究历史可追溯到一个半世纪以前,Ｍｅｙｅｎ于１８３８年首次提出了Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ这一属名,并将啤酒酵母命名为Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅ…     

氧化胁迫对酿酒酵母NAD(H)激酶突变体呼吸链活性的影响

【目的】了解酿酒酵母线粒体NAD(H)激酶Pos5p对呼吸链活性的维持是否与其抗氧化功能有关。【方法】比较在不同类型的氧化胁迫试剂作用下,野生菌BY4742、POS5基因缺失体pos5Δ及其回补体pos5Δ/POS5-YEp的呼吸链各个酶复合体的活性变化及细胞内活性氧水平变化。【结果】在非胁迫条件下,pos5Δ的各个复合体活性明显低于BY4742,而pos5Δ/POS5-YEp的活性有所恢复,这与它们的胞内活性氧水平相一致。在甲萘醌胁迫下,BY4742和pos5Δ的各个复合体活性都发生不同程度的下降,但pos5Δ/POS5-YEp的活性都升高。在H2O2、马来酸二乙酯胁迫下,除个别复合体外,BY4742、pos5Δ和pos5Δ/POS5-YEp的呼吸链复合体活性都降低,尤以pos5Δ的活性降低最为严重,BY4742的活性降低则较少,而pos5Δ/POS5-YEp在H2O2胁迫下的活性降低得到了缓解。说明甲萘醌、H2O2和马来酸二乙酯胁迫会造成酿酒酵母呼吸链各个复合体发生损伤,而过表达Pos5p则有助于缓解甲萘醌和H2O2引起的损伤。【结论】Pos5p对呼吸链的作用与其抗氧化功能有相关性。     

酿酒酵母乙醇耐受性的研究进展

生物乙醇作为一种可再生的清洁能源,正在引起人们的广泛关注.酿酒酵母是乙醇生产中最常用的发酵菌株,但是乙醇耐受性往往成为限制酿酒酵母菌乙醇产量的重要因素.选育耐受高浓度乙醇的酵母菌株对于提高乙醇产率具有重要意义.然而传统的菌株改良方法具有育种周期长,突变方向不定等缺点.主要综述了近年来国内外对酿酒酵母菌耐受乙醇的分子生物学机理方面的研究成果,进而总结了提高酿酒酵母乙醇耐受性的基因工程、代谢工程.     

代谢工程改造酿酒酵母合成植物萜类D-柠檬烯的策略

植物萜类化合物是以异戊二烯为结构单位的一大类植物天然的次生代谢产物。D-柠檬烯属于单萜类化合物,由于它具有抑菌、增香、抗癌、止咳、平喘等多种功能,已被广泛应用于食品、香料、医疗等行业。目前D-柠檬烯的工业生产主要是从植物的果皮或者果肉中提取的,但提取方法存在着分离纯化复杂、产率低、能耗大等缺点。而本世纪初合成生物学技术的兴起,为微生物异源合成天然活性化合物带来了全新的理念与工具,打破了物种间的界限,使微生物异源合成D-柠檬烯成为现实。构建定向、高效的异源合成D-柠檬烯的微生物细胞工厂,实现微生物发酵法替换传统的植物提取法,具有重要的经济与社会效益。本文主要回顾了近几年利用代谢工程改造酿酒酵母异源合成萜类化合物取得的成就,阐述了以酿酒酵母作为底盘微生物,利用代谢工程和合成生物学的手段构建高产D-柠檬烯的合成策略。     

纤维素酶酿酒酵母工程菌的研究进展

酵母菌是一类重要的工业微生物,广泛地应用于酿酒、食品、医药、饲料、化工原料和酶制剂的生产领域[1]。随着酵母转化系统的建立和重组DNA技术的发展,在某些重大课题的研究中,酵母已取代大肠杆菌成为重要的外源基因表达系统之一。传统的酵母生产菌株借助于现有的遗传工程手段和经典遗传学方法,可以改良某些性状或增加新的特性,这方面的可能性之一是提高工业酵母菌株分解复杂碳水化合物（纤维素、生淀粉）的能力,从而扩大可利用碳源的范围,缩短发酵时间,提高生产效率。在国外,已成功地将胞内葡聚糖酶基因转入啤酒酵母,并应用于啤…     

酿酒酵母氧化胁迫应答反应机制

氧化胁迫是生物体面对逆境时的重要反应。在与逆境和活性氧做斗争的过程中,细胞进化出一套完整的应答调控机制,通过调节体内活性氧的代谢平衡,来保护DNA、脂质和蛋白质等免受氧化攻击。本文以酿酒酵母为例,根据近年来国内外研究的进展,围绕其在氧化胁迫应答过程中的三道保护屏障,即抗氧化物质和防御酶系统、转录调节和氧化物降解以及细胞器自噬,综述了其抗氧化代谢机理,为深入认识细胞的抗氧化应答机制奠定基础。     

酿酒酵母木糖转运基因研究进展

由于对全球变暖等日益严重的环境问题的担忧,生产生物乙醇等清洁能源的技术正受到世界各国越来越多的关注。较之以粮食为原料生产乙醇,木质纤维素生产生物乙醇具有更大的发展潜力,因其来源广泛,廉价且可再生。以木质纤维素生产生物乙醇已经取得长足进步,但仍面临几个主要问题,比如天然酿酒酵母不能利用木糖发酵乙醇,木质纤维素酶成本过高,木质纤维素预处理环节成本高等。已经有基因改造的酵母菌株可以利用戊糖和己糖进行生物乙醇生产。然而,这些菌株对木糖的利用效率很低。这主要是因为酿酒酵母缺乏高效的特异性木糖转运基因,木糖运输依赖已糖转运基因。为了提高木糖利用速度,已有不少方法成功应用于构建重组酵母细胞。现对酵母木糖转运基因的最新研究进展进行简要概述。