酿酒酵母染色体设计与合成研究进展

随着合成生物学的蓬勃发展,基因组学的研究正在由读取基因组信息拓展到以编写基因组信息为主的合成基因组学时代。2009年,由Jef D. Boeke教授提出的人工合成酵母基因组计划(Sc2.0)旨在合成世界上首个真核生物基因组。在美、中、英、法、澳大利亚、新加坡等多国科学家的努力下,目前已经完成1/3的酵母染色体的人工合成。本文从合成基因组学领域的发展历程出发,介绍了Sc2.0计划中酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)染色体设计与合成的最新进展,包括酿酒酵母9号染色体右臂、3号染色体、2号染色体、5号染色体、6号染色体、10号染色体和12号染色体的设计与合成过程,阐述了其各自的合成策略以及生物学意义,以期为合成基因组学的深入开展提供借鉴与参考。     

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...     

酿酒酵母细胞器区室化合成化学品的研究进展

公认食品安全的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是合成生物学中被广泛研究的底盘细胞,常作为生产高值或大宗化学品的微生物细胞工厂。近年来,通过各种代谢工程改造策略,已有大量化学品的合成途径在酿酒酵母中建立并优化,且部分化学品具备了产业化价值。作为真核生物,酿酒酵母具有完整的细胞内膜系统及其组成的复杂细胞器区室,而这些细胞器区室往往含有某些化学品合成所必需的较高浓度前体底物(如线粒体中的乙酰辅酶A),或更加充足的酶、辅因子、能量等,可为目标产物的生物合成提供更适宜的物理、化学环境,但同时不同细胞器的结构特点有时也成为特定化合物合成的障碍。为此,研究人员在深入分析不同细胞器自身特点的基础上,结合目标化学品合成途径与细胞器之间的适配度,对细胞器开展了大量针对性改造工作以提高产物合成效率。本文详细综述了酿酒酵母中线粒体、过氧化物酶体、高尔基体、内质网、脂滴和液泡等细胞器的途径改造及优化策略,以及利用细胞器区室化合成化学品的研究进展,并对目前存在的困难和挑战以及未来研究方向进行了总结与展望。     

酿酒酵母生物基化学品转化合成平台的研究进展

<正>酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂。近年来被广泛应用于合成各种生物基化学品的研究。文章介绍了酿酒酵母作为细胞工厂的特点和优势,从拓展底物范围、加强前体物供给以及优化产物合成三个方面介绍了以酿酒酵母作为转化合成平台,生产生物燃料、大宗化学品或精细化学品等的研究进展,并举例介绍了优化丁醇和青蒿素前体青蒿酸及紫穗槐二烯的合成的相关进展。     

植物单萜合酶研究进展

单萜广泛存在于植物树脂和挥发油中,在植物生长发育和进化过程中发挥着重要作用,且在医药和生态农业等方面有着重要应用.这类物质是由质体内的5-磷酸脱氧木酮糖(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate,DXP)途径合成,单萜合酶(monoterpene synthases,mono-TPS)是单萜生物合成的关键酶,决定了单萜结构的多样性.综述了植物单萜合酶催化机理、系统发育与谱系分化、基因表达调控、基因克隆及代谢工程等方面的研究进展,探讨了其生态学研究意义和发展前景.     

酿酒酵母孢子壁结构及其合成相关基因研究进展

细胞壁是酵母细胞区别于哺乳动物细胞的重要特征结构。酵母细胞壁的结构组成、合成、再生等与酵母自身繁殖及环境胁迫压力密切相关。目前,酵母孢子壁的形成机理、调控过程机制及孢子壁合成相关基因的功能尚未研究清楚。本文以酿酒酵母为例,简要描述酵母孢子壁的形成过程,重点阐述孢子壁甘露糖层、葡聚糖层、壳聚糖层和二酪氨酸层的结构组成及其合成相关基因的国内外研究进展,以期为抗真菌药物的新靶点研究提供参考。     

酿酒酵母基因组学研究进展

酿酒酵母是第一个完成基因组测序的真核生物,在基因组序列信息研究上取得了重大的进展,并且成为后基因组研究的主要模式材料,在基因功能、转录组、蛋白质组等方面获得了许多重要的成果,为高等生物,以及人基因组的研究提供了很好的借鉴,并为深入认识酵母以及生命的进化提供了基本的信息。     

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…     

代谢工程改造酿酒酵母合成肌醇

【目的】肌醇别名环己六醇,是一种具有生物活性的糖醇,在医药、食品和饲料等领域具有重要的应用价值。为获得生产肌醇的微生物细胞工厂,通过代谢工程改造,构建生产肌醇的酿酒酵母工程菌株。【方法】对酿酒酵母肌醇合成途径的正负调控同时改造,过表达肌醇-3-磷酸合成酶基因ino1,敲除肌醇生物合成的转录抑制子基因opi1和抗性基因kan MX,获得重组菌。利用气相色谱法检测重组菌发酵液中肌醇含量。【结果】构建了生物安全性的产肌醇基因工程菌株,摇瓶培养产量为1.021 g/L。【结论】通过过表达ino1和敲除opi1来改造酿酒酵母,能够有效提高重组菌的肌醇产量,为下一步的微生物发酵法产肌醇的工业应用奠定基础。     

酿酒酵母衰老机制研究进展

酿酒酵母衰老机制的研究对解析高等真核生物衰老的分子机制具有重要意义。酿酒酵母有两种衰老形式：时序衰老（chronologicalaging）和复制衰老（replicative aging）。酿酒酵母衰老研究中通常使用的寿命定义有两种：世代寿命和时序寿命。前者是指单个酿酒酵母细胞在死亡之前的分裂次数;后者是指一定数量的酵母细胞在后二次生长和稳定期的存活时间。本文分别综述了这两种衰老形式的分子机制及两者的相同点和不同点。     

酿酒酵母人造纤维小体的研究进展

纤维素乙醇的统合生物加工过程(consolidated bioprocessing,CBP)是将(半)纤维素酶生产、纤维素水解和乙醇发酵过程组合,通过一种微生物完成的生物加工过程。CBP有利于降低生物转化过程的成本,受到研究者的普遍关注。酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)作为传统的乙醇生产菌株,是极具潜力的CBP底盘细胞。纤维小体是某些厌氧微生物细胞表面由纤维素酶系与支架蛋白组成的大分子复合物,它能高效降解木质纤维,在酿酒酵母表面展示纤维小体已成为构建CBP细胞的研究热点。笔者综述了人造纤维小体在酿酒酵母细胞表面展示组装的研究进展,重点阐述了纤维小体各元件的设计和改造,并针对酿酒酵母分泌途径的改造,提出提高人造纤维小体分泌组装的可能性策略。     

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.     

天然活性单萜——柠檬烯的抑菌作用研究进展

柠檬烯（limonene）又称芋烯,学名1-甲基4异丙基-环己烯,分子式C10H16,分子质量为136．23,是一种无色淡黄色液体,具有令人愉快的柠檬样香气。柠檬烯是广泛存在于植物中的单环单萜（monocyclic monoterpene）,它是除哌烯（pinene）外,自然界分布最广的萜类。柠檬烯广泛存在于植物的挥发油中,据报道,在300种以上的植物挥发油中都含有柠檬烯,其含量范围从橙皮油的80％～95％到玫瑰草的1％。     

高效合成倍半萜酿酒酵母的构建策略

倍半萜是具有较强香气和优良生物活性的萜类化合物,能用于香料、燃料和药物的合成。目前,工业上获取倍半萜的常见方法主要是化学合成以及植物提取。由于常见方法存在产率低、成本高和污染大等不可避免的问题,科研人员开始关注微生物合成倍半萜的相关研究,并且以酿酒酵母为宿主采用代谢工程、酶工程和合成生物学等方法构建了生产各种倍半萜的微生物细胞工厂。介绍和解析了酿酒酵母倍半萜合成途径。围绕乙酰辅酶A的积累、甲羟戊酸途径的强化和改造以及底物竞争途径的抑制三个方面,综述了改造和强化倍半萜合成途径的具体策略和相关实例。概述了近年来关于倍半萜合成酶的挖掘和突变研究进展。最后,针对如何进一步提高酿酒酵母合成倍半萜的效率提出展望与建议。     

高效合成番茄红素酿酒酵母菌株的构建

番茄红素作为一种高附加价值的萜类化合物已受到国内外研究者的广泛关注。首先对酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae模式菌株S288c和YPH499合成番茄红素的能力进行分析比较,结果表明YPH499更适合作为底盘细胞用于番茄红素的合成。随后比较组成型启动子GPDpr、TEF1pr和诱导型启动子GAL1pr、GAL10pr对番茄红素合成的影响,结果发现以GPDpr、TEF1pr作为番茄红素合成途径基因crtE、crt B和crtI的启动子,摇瓶发酵60 h后,番茄红素产量为15.31 mg/L;以GAL1pr和GAL10pr为启动子时,其产量为123.89 mg/L,提高8.09倍。继续改造甲羟戊酸(MVA)途径,过量表达N-末端截短的关键酶基因t HMG1(3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶),番茄红素产量为265.68 mg/L,单位菌体产量72.79 mg/g。文中所设计构建的异源表达番茄红素合成途径的酿酒酵母菌株单位细胞产量高,可以进一步改造和优化后用于番茄红素的工业化生产。     

苹果酸酶基因转化酿酒酵母的研究进展

微生物降酸是现代葡萄酒酿造工艺中重要环节之一。利用现代生物技术将粟酒裂殖酵母中的苹果酸酶基因和苹果酸通透酶基因共同转化到酿酒酵母中,构建苹果酸-酒精酵母,使之既能进行酒精发酵,又能分解苹果酸。主要对近些年粟酒裂殖酵母苹果酸酶性质、基因结构及其转化酿酒酵母的研究做了回顾与总结,并指出了有待于解决的问题。     

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。