酿酒酵母GAL基因的表达调控

酵母菌一直是人们进行遗传分析的理想材料,对许多酵母基因的表达调节途径人们也已有了较深人的了解。酵母中研究最多的基因表达调节途径是GAL基因表达调节过程,它不仅为比较研究原核和真核生物的协同表达调节机制提供了可能性,而且由于酵母GAL基因表达可以被生长条件所控制,所以GAL基因区域对外源基因在酵母中的克隆表达也具有潜在的应用价值I‘,‘］。现在就酵母GAL基因的表达调节做一概述。IGAL基因组成及转录调节模型半乳糖是通过转化为6一磷酸葡萄糖后进人糖解途径而被酵母利用的。其中至少有五种基因产物参与从半乳糖的运…     

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。     

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。     

采用基因敲除和反义技术抑制酿酒酵母ERG7基因表达

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)固有的甲羟戊酸(MVA)/麦角甾醇代谢途径生成的中间体2,3-氧化鲨烯是三萜类化合物的合成前体,以酿酒酵母为底盘细胞通过合成生物学技术组建这些化合物的代谢途径时,需要下调2,3-氧化鲨烯流向麦角甾醇的代谢流。在酿酒酵母中由羊毛甾醇合酶(ERG7)催化的2,3-氧化鲨烯环化是麦角甾醇和三萜类化合物生物合成分支形成的关键位点。采用基因敲除和反义RNA 2种技术对ERG7基因的表达进行下调。设计含有与ERG7基因ORF两侧序列同源的长引物,以质粒PUG66为模板进行PCR扩增,构建带有loxP-Marker-loxP的ERG7基因敲除组件,采用LiAc/SS Carrier DNA/PEG方法转化双倍体酿酒酵母INVSc1,通过同源重组的方式获得酿酒酵母ERG7基因单倍体缺失突变株,并对其进行了分子生物学确证。大量培养野生型和突变型菌株,菌体冷干后在碱醇溶液中90℃回流1h,正己烷萃取后旋蒸干溶剂,甲醇溶解残留物麦角甾醇。通过TLC和HPLC方法比较麦角甾醇含量,结果表明:与野生型菌株相比,突变型菌株的麦角甾醇含量明显降低。     

酿酒酵母位点特异性DNA切离及定点整合的研究

酿酒酵母２μ环的ＦＬＰ－ＦＲＴ位点特异性重组系统由ＦＬＰ重组酶和ＦＲＴ重组位点所组成。将ＦＬＰ基因置于受半乳糖调控的酵母ＧＡＬ１０启动子控制下,在半乳糖诱导下实现了酿酒酵母染色体上两个顺向排列ＦＲＴ位点之间ＤＮＡ序列的切离;并将一个含有ＦＲＴ重组位点的环状质粒整合到酿酒酵母染色体上预先设置的一个ＦＲＴ重组位点上,实现了染色体定点整合。这个由ＦＬＰ重组酶催化的位点特异性重组过程具有重组效率高和重组位     

八种纤毛虫减数分裂基因的分子进化研究

减数分裂是真核生物适应性进化的重要机制,以8种纤毛虫作为实验对象,通过生物信息学方法对其14个减数分裂基因进行了鉴定及分子进化研究。结果表明:(1)不同的纤毛虫种类存在一些特异性的减数分裂基因的丢失与复制现象;(2)减数分裂相关基因在纤毛虫中很保守;(3)纤毛虫减数分裂重要的同源重组过程是在真核生物中不常见的Ⅱ型。本研究表明,纤毛虫减数分裂可能代表了真核生物较原始的减数分裂方式,在进化的过程中很保守,为研究真核生物减数分裂起源与进化提供了重要线索。     

酿酒酵母基因编辑技术研究进展

酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae是代谢工程中最重要的宿主之一,先进的基因编辑技术已经被广泛应用于酿酒酵母细胞工厂的设计和构建.随着基因编辑技术的飞速发展,早期基于重组酶和同源重组的基因编辑技术逐渐被新型基因编辑系统所替代.文中对酿酒酵母基因编辑技术的原理和应用进行了总结,包括经典的酿酒酵母基因编...     

苹果酸降解相关基因在酿酒酵母中的表达

微生物降酸是现代葡萄酒酿造重要工艺。将裂殖酵母苹果酸通透酶基因(mae1)和苹果酸酶基因(mae2)克隆到酿酒酵母中,构建了苹果酸酒精酵母;将mae1基因和乳酸乳球菌的苹果酸乳酸酶基因(mleS)克隆到酿酒酵母中,构建了苹果酸乳酸酵母。构建的酵母重组子能够有效地分解发酵基质中的苹果酸。     

Characterization of gamma-glutamylamidase-glutaminase activity in Saccharomyces cerevisiae

In a foregoing paper we have shown the presence in the yeast Saccharomyces cerevisiae of an enzyme catalyzing the hydrolysis of L-gamma-glutamyl-p-nitroanilide, but apparently distinct from gamma-glutamyltranspeptidase. The cellular level of this enzyme was not regulated by the nature of the nitrogen source supplied to the yeast cell. Purification was attempted, using ion exchange chromatography on DEAE Sephadex A 50, salt precipitations and successive chromatographies on DEAE Sephadex 6B and Sephadex G 100. The apparent molecular weight of the purified enzyme was 14,800 as determined by gel filtration. As shown by kinetic studies and thin layer chromatography, the enzyme preparation exhibited only hydrolytic activity against gamma-glutamylarylamide and L-glutamine with an optimal pH of about seven. Various gamma-glutamylaminoacids, amides, dipeptides and glutathione were inactive as substrates and no transferase activity was detected. The yeast gamma-glutamylarylamidase was activated by SH protective agents, dithiothreitol and reduced glutathione. Oxidized glutathione, ophtalmic acid and various gamma-glutamylaminoacids inhibited competitively the enzyme. The activity was also inhibited by L-gamma-glutamyl-o-(carboxy)phenylhydrazide and the couple serine-borate, both transition-state analogs of gamma-glutamyltranspeptidase. Diazooxonorleucine, reactive analog of glutamine, inactivated the enzyme. The physiological role of yeast gamma-glutamylarylamidase-glutaminase is still undefined but is most probably unrelated to the bulk assimilation of glutamine by yeast cells.     

人工酵母后鲨烯路径基因对7-脱氢胆固醇合成的影响

酵母内源后鲨烯路径中的固醇类物质,是异源甾体类药物合成的重要前体。为了通过微调后鲨烯路径,与异源模块进行适配,以期达到提高异源甾体类化合物表达的目的,以维生素D₃的直接前体-7-脱氢胆固醇(7-DHC)的合成为例,首先在固醇C-24甲基转移酶(ERG6)缺失的酿酒酵母BY4742中,通过导入人源固醇C-24 还原酶DHCR24,并过表达截短的羟甲基戊二酰辅酶A还原酶tHMGR,获得可以合成7-DHC的人工酵母。在此基础上,将后鲨烯路径分割并构建成ERG1、ERG7、ERG11、ERG24-25-26-27和ERG2-3这5个模块,分别在所构建的7-DHC合成菌株中过表达。通过GC-TOF/MS分析7-DHC以及后鲨烯路径中相关代谢中间体的含量,并结合主成分分析发现,过表达不同后鲨烯模块会引起后鲨烯路径上固醇组分的变化而最终影响7-DHC的产量:与出发菌株相比,过表达ERG11模块会显著强化其他固醇物质到酵母固醇的转化;而过表达ERG2-3模块则会减少鲨烯的积累,同时显著增加羊毛固醇及其之后的固醇组分的含量,并获得迄今为止7-DHC在微生物中摇瓶水平的最高产量。因此,对ERG11和ERG2-3的表达优化对7-DHC的合成以及后鲨烯路径代谢流的强化起到了显著的作用,是后续优化人工7-DHC合成酵母的潜在靶点。为研究后鲨烯路径与其他异源甾体合成模块间的适配,提供了可供参考的案例。     

Specific processing of the bacterial beta-lactamase precursor in Saccharomyces cerevisiae

Synthesis and processing of the bacterial enzyme beta-lactamase (E.C. 3.5. 2.6) were studied in Saccharomyces cerevisiae. The 2-micron DNA vector pADH040-2 containing the yeast ADH1 promoter fused to the bacterial gene was used in order to obtain enhanced synthesis of the bacterial protein in yeast transformants. Both precursor and mature beta-lactamase were shown to be present in yeast cells, the precursor being the major product. The mature enzyme was purified about 500-fold over crude extracts to apparent homogeneity and thus represents nearly 0.2% of the total yeast protein. No difference in specific activity and molecular weight could be observed when compared with the authentic beta-lactamase from Escherichia coli. Specificity of the processing of beta-lactamase in yeast cells was verified by partial amino acid sequence analysis demonstrating the removal of the signal peptide at the correct position.     

酿酒酵母工业菌株中XI木糖代谢途径的建立

根据代谢工程原理,采取多拷贝整合策略,利用整合载体pYMIKP,将来自嗜热细菌Thermusthermophilus的木糖异构酶(XI)基因xylA和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)自身的木酮糖激酶(XK)基因XKS1,插入酿酒酵母工业菌株NAN-27的染色体中,得到工程菌株NAN-114。酶活测定结果显示,NAN-114中XI和XK的活性均高于出发菌株NAN-27,表明外源蛋白在酿酒酵母工业菌株中得到活性表达。对木糖、葡萄糖共发酵摇瓶实验结果表明,工程菌NAN-114消耗木糖4.6g/L,产生乙醇6.9g/L,较出发菌株分别提高了43.8%和9.5%。首次在酿酒酵母工业菌株中建立了XI路径的木糖代谢途径。     

Detection of inactive precursors of beta-glucanases in Saccharomyces cerevisiae

Accumulation and secretion of beta-glucanases have been studied in vivo by using a thermosensitive secretory mutant of Saccharomyces cerevisiae blocked at the endoplasmic reticulum level (sec 18-1). When incubated at the restrictive temperature no accumulation of active glucanases was observed. Following a shift to permissive conditions in the presence of cycloheximide a rise in the internal activity took place. The increase in total glucanase activity was partially due to the activation of an exo-glucanase that hydrolyzes PNPG. It is concluded that glucanases are synthesized in inactive precursor forms and are converted to the active forms in their secretory pathway.     

中国酱香型白酒酿造酿酒酵母的独特生理代谢特征

【目的】酿酒酵母是白酒发酵的主要微生物,对白酒的产量及质量都有重要影响。而酱香酒酿造环境具有高温、酸性、高乙醇等胁迫因素,研究其中酿酒酵母的生理代谢特征并有目的地应用于白酒实际生产中的意义。【方法】从酱香酒酿造环境中筛选一株性能优良的酿酒酵母菌株,比较其与酿酒酵母模式菌株S288c和商业酵母的生理代谢特征。【结果】从酱香型酒醅中筛选得到性能优良的Saccharomyces cerevisiae MT1,该菌株可耐受高温42 °C,高浓度乙醇(16%,体积比),低pH (2.0),其最大比生长速率和最大比产乙醇速率分别达到了S288c的125%和114%,其乙醇转化率也要高于其他菌株。一些挥发性物质只有在MT1的发酵液中可检测到,包括苯并噻唑、2,3-二氢苯并呋喃、4-乙烯基愈创木酚以及丁羟甲苯等,MT1的苯乙醇、法呢醇、橙花叔醇、乙偶姻和大马酮量也要高于S288c。另外,MT1可以利用多种碳源发酵产乙醇,如半乳糖、麦芽糖、蜜二糖、松二糖、海藻糖和棉子糖等。【结论】来源于酱香酒酿造的S. cerevisiae MT1具有高耐受力、高效的发酵性能及更广泛的碳源利用图谱,并能生成多种挥发性物质。     

携带cip基因的酿酒酵母对自由生活线虫Panagrellus redivivus生长繁殖的影响

Photorhabdus luminescens细菌与昆虫病原异小杆属Heterorhabditis线虫专性共生。初生型共生细菌产生两种胞内晶体蛋白CipA and CipB,为共生线虫提供营养。为探索Cip蛋白是否对自由生活的全齿复活线虫Panagrellus redivivus具有类似的营养功能,建立了Cip蛋白的重组酿酒酵母表达体系,并用于饲喂无菌的P. redivivus线虫J1幼虫。重组酿酒酵母表达的Cip蛋白能为线虫所利用,表现为营养支持作用,体现为线虫生长发育速度的加快以及繁殖能力的提高,说明Cip蛋白能为此种自由生活线虫提供营养来源。     

酿酒酵母产油脂条件的优化

微生物细胞通常仅含2%3%油脂,但少数微生物含油脂率却可达70%以上,所以高含油脂量使微生物油脂实际开发成为可能。目前用于生产多不饱和脂肪酸的微生物主要为藻类和真菌。尽管微生物油脂是当前的研究热点,已经引起广大研究者的重视,但目前国内外研究大都集中在含油脂量在干重20%以上的微生物,如浅白色隐性酵母、粘红酵母等,而对于酿酒酵母来说,则很少见到研究其产油脂的相关报道。     

谷胱甘肽S-转移酶Zeta类基因在酿酒酵母中的表达

谷胱甘肽S-转移酶Zeta类基因在酿酒酵母中的表达 贾向东1,陈喜文1,陈德富1,陈洁2 (1.南开大学生命科学学院,生物活性材料教育部重点实验室,天津300071;2.湖南怀化市铁路第一中学,怀化418000) 摘要：谷胱甘肽S-转移酶Zeta类(GSTZ)是一种重要的多功能酶,与细胞生化代谢、环境净化等密切相关。将拟南芥、甘蓝型油菜品系陕2B与垦C1的GSTZ基因克隆到大肠杆菌—酿酒酵母穿梭表达载体pYES2的多克隆位点,筛选到重组子后,提取重组质粒并将其转入酿酒酵母营养缺陷型菌株INCSc1细胞中,经SC-U培养基选择得到重组酵母Y2At、Y2BnB和Y2BnC。重组酵母在含棉子糖和半乳糖的诱导培养基中,表达出了具有二氯乙酸脱氯活力的谷胱甘肽S-转移酶Zeta类,且主要以可溶状态存在于酵母细胞中。不同碳源比较发现,使用半乳糖为唯一碳源时,与棉子糖和半乳糖共同使用相比,酵母生长虽受到轻微影响,但表达的GSTZ比活力几乎不受任何影响。0~96h诱导时间的优化实验表明,36h诱导下呈现最高比活力。同时也对不同GSTZ的Km值进行了比较。