代谢工程改造热带假丝酵母生产1,2,4-丁三醇

【背景】 1,2,4-丁三醇属于手性多羟基醇，是一种重要的有机合成的化学中间体，以木糖为原料经四步酶反应是目前研究最多的生物合成路线。然而大肠杆菌的鲁棒性较弱，对发酵液中一些抑制剂的耐受性不是很好，同时存在严重的碳代谢抑制。近年来，鲁棒性较好的酵母菌成为更有吸引力的宿主，其中热带假丝酵母具有天然的木糖代谢途径，可以更好地利用木糖。【目的】在热带假丝酵母中构建从木糖到1,2,4-丁三醇的代谢途径。【方法】在热带假丝酵母中敲除木糖还原酶基因GRE3，从而阻断自身的木糖代谢途径。将来源于Caulobacter crescentus的木糖脱氢酶基因(xylB)和木糖酸脱水酶基因(xylD)及来源于Lactococcus lactis的酮酸脱羧酶基因(kdcA)克隆至C. tropicalis 207中，得到重组菌C. tropicalis BT，在此基础上考察重组菌代谢木糖合成1,2,4-丁三醇的能力，确定限速步骤，并通过增加关键基因xylD与kdcA的拷贝数提高1,2,4-丁三醇产量。【结果】在30℃、200 r/min、接种量1%、以30 g/L木糖为底物的情况下，重组菌的1,2,4-丁三醇的产量达到了1.2 g/L，在5 L发酵罐中的产量达到了3.7 g/L。【结论】在热带假丝酵母中实现以木糖为底物的1,2,4-丁三醇代谢途径，并通过在基因组上增加关键基因xylD与kdcA的拷贝数，获得了一株高产1,2,4-丁三醇的重组酵母菌株，这为后续在热带假丝酵母中进一步提高1,2,4-丁三醇产量奠定了基础。

Metabolic engineering of Candida tropicalis for production of 1,2,4-butanetriol