CN117887600B - 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用 - Google Patents

一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117887600B
CN117887600B CN202410170208.1A CN202410170208A CN117887600B CN 117887600 B CN117887600 B CN 117887600B CN 202410170208 A CN202410170208 A CN 202410170208A CN 117887600 B CN117887600 B CN 117887600B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gene
saccharomyces cerevisiae
synthesis
recombinant
seq
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202410170208.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117887600A (zh
Inventor
刘龙
陈坚
吕雪芹
堵国成
李江华
刘延峰
张晨阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN202410170208.1A priority Critical patent/CN117887600B/zh
Publication of CN117887600A publication Critical patent/CN117887600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117887600B publication Critical patent/CN117887600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/37Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from fungi
    • C07K14/39Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from fungi from yeasts
    • C07K14/395Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from fungi from yeasts from Saccharomyces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/32Nucleotides having a condensed ring system containing a six-membered ring having two N-atoms in the same ring, e.g. purine nucleotides, nicotineamide-adenine dinucleotide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi
    • C12R2001/85Saccharomyces
    • C12R2001/865Saccharomyces cerevisiae
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶A合成中的应用,属于生物技术领域。本发明为降低酿酒酵母中主要的副产物乙醇的积累量,同时增加乙酰辅酶A的合成量,对MTH1、MED2和HXT2转录因子进行改造,筛选得到降低乙醇合成量的最优转录因子组合,再对整合在酿酒酵母基因组上的不同合成途径的异源的乙酰辅酶A合成途径进行比较,提供了一种重组酿酒酵母菌株。该菌株可实现以葡萄糖为碳源的无菌培养基中生长,为代谢工程改造酿酒酵母合成高价值化合物搭建了平台,且构建方法简单,便于使用,具有很好地应用前景。

Description

一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶A合成中的 应用
本申请是申请号为:202310891969.1,申请日为:2023年7月20日,申请名称为:一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶A合成量的酿酒酵母及其应用的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶A合成中的应用,属于生物技术领域。
背景技术
酿酒酵母又称面包酵母或者出芽酵母。酿酒酵母是与人类关系最广泛的一种酵母,作为食品安全菌株已用于制作面包和馒头等食品、酿酒工业。近年来,学者们开始研究利用酿酒酵母生产天然产物,如青蒿酸、三七皂苷等。酿酒酵母具有高安全性,低致病性,高抗逆性,而且受噬菌体污染的概率较低等优点,因此它也在基因工程领域发挥着重要作用。然而,由于其强大的乙醇合成能力,使其在合成这些产物时会降低产品得率,提高产品生产成本,同时大量的乙醇积累会抑制菌株的生长,不利于产物的合成。乙酰辅酶A是酿酒酵母中重要的中间代谢产物,可以用于合成萜类化合物、脂质和氨基酸的合成。酿酒酵母中胞质乙酰辅酶A主要是由乙酸产生的,当我们抑制乙醇的合成时会导致乙酰辅酶A的合成量有所下降。因此通过基因工程改造工业生产菌株降低乙醇合成,提高乙酰辅酶A的积累对于生产特定的产物具有巨大的潜力,可以提供一个优秀的生产平台。
目前降低酿酒酵母合成乙醇的主要通过以下几种方法进行:通过敲除丙酮酸脱羧酶,阻断了丙酮酸向乙醛的转化,降低乙醇的合成;通过改变全局转录因子来缓解Crabtree效应,从而降低乙醇的合成。通过敲除乙醇合成的相关基因以及增加乙醛转化为乙酸、乙酸转化为乙酰辅酶A的相关酶系来实现的。但以上降低乙醇合成的酿酒酵母菌株的生长会受到抑制,同时会导致乙酰辅酶A的合成量不足,限制了重组菌株的应用。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种降低乙醇合成量同时提高乙酰辅酶A合成量的酿酒酵母菌株,采用Cre/loxp技术对转录因子进行改造,进行全局性的代谢途径优化,降低酿酒酵母菌株中乙醇的合成,同时表达异源的乙酰辅酶A合成途径,可实现低乙醇和高乙酰辅酶A生产,构建方法简单,便于使用,具有很好地应用前景。
本发明的第一个目的是提供一种低乙醇合成量酿酒酵母,所述低乙醇合成量酿酒酵母表达了转录因子突变体MTH1A81D、MED2*432Y和HXT2W466*
其中,MTH1A81D通过将SEQ ID NO.18所示氨基酸序列的第81位丙氨酸突变为天冬氨酸得到,MED2*432Y通过将SEQ ID NO.19所示氨基酸序列的第432位终止密码子替换为酪氨酸得到,HXT2W466*通过将SEQ ID NO.20所示氨基酸序列的第466位色氨酸替换为终止密码子得到。
进一步地,转录因子突变体MTH1A81D、MED2*432Y、HXT2W466*的核苷酸序列分别如SEQID NO.1、4、5所示。
进一步地,以酿酒酵母S.cerevisiae CEN PK2-1C MATa;ura3-52;trp1-289;leu2-3,112;his3-Δ1;MAL2-8C;SUC2为宿主菌。
进一步地,将转录因子突变体MTH1A81D整合至MTH1位点,将转录因子突变体MED2*432Y整合至MED2位点,将转录因子突变体HXT2W466*整合至HXT2位点。
进一步地,采用Cre/loxp方法将转录因子突变体整合至酿酒酵母基因组,具体构建方法包括以下步骤:
1)选择缺陷型氨基酸标签和构建完成的转录因子突变体质粒,设计PCR的引物,使基因表达框相邻片段的重叠区达到40~100bp,构建MTH1A81D,MED2*432Y,HXT2W466*转录因子突变体表达整合框;
2)通过Cre/loxp的方法将转录因子突变体表达整合框分别整合至酿酒酵母MTH1、MED2和HXT2位点。
本发明的第二个目的是提供一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶A合成量的重组酿酒酵母,以上述低乙醇合成量酿酒酵母为出发菌,异源表达了
丙酮酸氧化酶编码基因po和磷酸转乙酰酶编码基因pta;或
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶编码基因ppc、苹果酸硫激酶大亚基编码基因mtkA、苹果酸硫激酶小亚基编码基因mtkB、苹果酰辅酶A裂解酶编码基因mcl和羟丙酮酸还原酶编码基因hprA。
进一步地,基因po的核苷酸序列如SEQ ID NO.10所示,基因pta的核苷酸序列如SEQ ID NO.12所示,基因ppc的核苷酸序列如SEQ ID NO.13所示,基因mtkA的核苷酸序列如SEQ ID NO.14所示,基因mtkB的核苷酸序列如SEQ ID NO.15所示,基因mcl的核苷酸序列如SEQ ID NO.16所示,基因hprA的核苷酸序列如SEQ ID NO.17所示。
进一步地,基因po和基因pta整合至1021位点;基因ppc、基因mtkA、基因mtkB、基因mcl和基因hprA整合至PCK1位点。
进一步地,基因po由启动子PTDH3调控表达,基因pta由启动子PGPD调控表达,基因ppc由启动子PTEF1调控表达,基因mtkA由启动子PGPD调控表达,基因mtkB由启动子PTDH3调控表达,基因mcl由启动子PADH1调控表达,基因hprA由启动子PSED1调控表达。
进一步地,基因po由终止子TATP5调控表达,基因pta由终止子TCYC1调控表达,基因ppc由终止子TADH1调控表达,基因mtkA由终止子TCYC1调控表达,基因mtkB由终止子TATP5调控表达,基因mcl由终止子TTDH3调控表达,基因hprA由终止子TPGK1调控表达。
进一步地,将异源乙酰辅酶A回补途径采用Cre/loxp技术整合至酿酒酵母基因组,具体构建方法包括以下步骤:
1)选择缺陷型氨基酸标签,异源乙酰辅酶A回补途径基因,组成型启动子PTEF1,PGPD,PTDH3,PADH1或PSED1,终止子TADH1,TCYC1,TATP5,TTDH3或TPGK1,设计PCR的引物,使基因表达框相邻片段的重叠区达到40~100bp,构建PO-PTA或PPC-MtkA-MtkB-McL-HPRA的基因表达整合框。
2)通过Cre/loxp的方法将乙酰辅酶A表达整合框分别整合至酿酒酵母1021或PCK1基因位点。
本发明的第三个目的是提供上述低乙醇合成量酿酒酵母或低乙醇合成量、高乙酰辅酶A合成量的重组酿酒酵母在生物合成中的应用。
进一步地,在生物合成中实现乙醇合成量降低,减轻乙醇积累对菌株的生长抑制,促进相关产物的合成,同时可提高酿酒酵母的碳转化率和生物量得率,增强酿酒酵母合成高价值化合物的能力。
本发明的第四个目的是提供一种生产乙酰辅酶A或其代谢产物的方法,包括采用上述低乙醇合成量酿酒酵母或重组酿酒酵母发酵生产的步骤。
进一步地,乙酰辅酶A代谢产物包括但不限于脂肪酸、酮体、胆固醇、3-羟基丙酸、角鲨烯等。
进一步地,以葡萄糖为底物进行发酵生产。
进一步地,将重组菌株在28-32℃,180-260rpm条件下培养16h-24h获得种子液,以2~5%的接种率转入发酵培养基,在pH=6.0-8.0,180-260rpm,28-32℃条件下通气发酵。
本发明的有益效果:
本发明采用Cre/loxp方法对MTH1、MED2和HXT2转录因子进行改造,通过对不同转录因子进行突变或组合,筛选得到降低乙醇合成量的最优转录因子组合,构建得到的重组菌株大大降低了发酵生产过程中乙醇的积累,有利于解除其对菌株的生长抑制。另外,本发明通过对整合在酿酒酵母基因组上的不同合成途径的异源的乙酰辅酶A合成途径进行比较,最终通过对转录因子及乙酰辅酶A合成途径最优组合的整合表达,获得具有低乙醇合成能力和高乙酰辅酶A积累能力的酿酒酵母菌株。
附图说明
图1为转录因子突变体重组菌株乙醇产量。
图2为转录因子突变体重组菌株生长情况。
图3为不同异源乙酰辅酶A合成途径重组菌株乙酰辅酶A产量。
图4为重组菌株中乙醇的产量。
图5为重组菌株中脂肪酸的产量。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述实施例中涉及的材料及方法如下:
(1)序列信息:
转录因子突变体MTH1A81D,MTH1I85S,MTH1A81D&I85S,MED2*432Y,HXT2W466*的核苷酸序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3、SEQ ID NO.4和SEQ ID NO.5所示。
转录因子突变体通过Cre/loxp系统如SEQ ID NO.6、SEQ ID NO.7和SEQ ID NO.8所示进行基因整合表达。将转录因子突变体表达框整合至酿酒酵母MTH1,MED2和HXT2位点。
乙酰辅酶A回补途径的相关基因序列为:XPK SEQ ID NO.9所示,POSEQ ID NO.10所示,XSFPK SEQ ID NO.11所示,PTA SEQ ID NO.12所示,PPC SEQ ID NO.13所示,MtkASEQ ID NO.14所示,MtkB SEQ ID NO.15所示,McL SEQ ID NO.16所示,HPRA SEQ ID NO.17所示。
MTH1野生型的氨基酸序列如SEQ ID NO.18所示。MTH1A81D指将SEQ ID NO.18所示序列的第81位丙氨酸突变为天冬氨酸,MTH1I85S指将第85位异亮氨酸突变为丝氨酸,MTH1A81D&I85S指将第81位丙氨酸突变为天冬氨酸并将第85位异亮氨酸突变为丝氨酸。
MED2野生型的氨基酸序列如SEQ ID NO.19所示。MED2*432Y指将SEQ ID NO.19所示序列的第432位终止密码子替换为酪氨酸。
HXT2野生型的氨基酸序列如SEQ ID NO.20所示。HXT2W466*指将SEQ ID NO.20所示序列的第466位色氨酸替换为终止密码子。
(2)方法
本发明中所有的重组酿酒酵母菌株均通过以下方式进行发酵:将重组的酿酒酵母重组菌株划线于无氨基氮源平板(缺乏缺陷型相对应的氨基酸),30℃下培养直至长出大量菌落。
脂肪酸气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测法:岛津(GCMS-QP2010SE),SH-Rtx-Wax色谱柱,流动相为He,柱温100℃,进样量1μL,分流比20:1,流量1.0ml/min。
乙醇高效液相色谱检测法:安捷伦(1260Infinity II),有机酸色谱柱,流动相为5mM H2SO4,柱温55℃,示差检测器温度40℃,进样量10μL,流量0.6ml/min。
乙酰辅酶A高效液相色谱检测法:ZORBAX Eclipse Plus C18色谱柱(250m×4.6mm×5μm);流动相为0.2mol/L的磷酸钠缓冲液(A)90%和乙腈(B)10%;流速1mL/min;柱温25℃;紫外检测波长254nm;进样量10μL。
实施例1低乙醇合成量重组酿酒酵母菌株的构建
本实施例构建MTH1A81D,MTH1I85S,MTH1A81D&I85S,MED2*432Y,HXT2W466*转录因子突变体质粒。根据重叠衍生PCR引物设计方法,设计引物使基因表达框相邻片段的重叠区达到40~100bp。以S.cerevisiae CEN PK2-1C MATa;ura3-52;trp1-289;leu2-3,112;his3-Δ1;MAL2-8C;SUC2作为菌株1。设计引物扩增酿酒酵母CEN PK2-1C染色体MTH1位点两侧基因整合框的上下游同源臂。以转录因子突变体MTH1A81D质粒为模板,设计引物扩增突变转录因子。以质粒pMHyLp-LEU为模板(如SEQ ID NO.6所示)进行PCR,扩增获得缺陷型表达框片段,通过重叠延伸PCR获得基因整合框。将获得的基因表达框转入酿酒酵母,获得菌株2。以相同的步骤分别改造MTH1I85S和MTH1A81D&I85S获得菌株3和菌株4。设计引物扩增酿酒酵母CENPK2-1C染色体MED2位点两侧基因整合框的上下游同源臂。以转录因子突变体MED2*432Y质粒为模板,设计引物扩增突变转录因子。以质粒pMHyLp-HIS为模板(如SEQ ID NO.7所示)进行PCR,扩增获得缺陷型表达框片段,通过重叠延伸PCR获得基因整合框。将获得的基因表达框转入酿酒酵母,获得菌株5。设计引物扩增酿酒酵母CEN PK2-1C染色体HXT2位点两侧基因整合框的上下游同源臂。以转录因子突变体HXT2W466*质粒为模板,设计引物扩增突变转录因子。以质粒pMHyLp-TRP为模板(如SEQ ID NO.8所示)进行PCR,扩增获得缺陷型表达框片段,通过重叠延伸PCR获得基因整合框。将获得的基因表达框转入酿酒酵母,获得菌株6。通过将转录因子突变体MTH1A81D和HXT2W466*组合获得菌株7。通过将转录因子突变体MTH1I85S和HXT2W466*组合获得菌株8。通过将转录因子突变体MTH1A81D&I85S和HXT2W466*组合获得菌株9。通过将转录因子突变体MED2*432Y和HXT2W466*组合获得菌株10。通过将转录因子突变体MTH1A81D,MED2*432Y和HXT2W466*组合获得菌株11。通过将转录因子突变体MTH1I85S,MED2*432Y和HXT2W466*组合获得菌株12。通过将转录因子突变体MTH1 A81D&I85S,MED2*432Y和HXT2W466*组合获得菌株13。
测定菌株1-13发酵96h合成的乙醇产量(见图1),结果表明,在构建的13个转录因子突变体的菌株中乙醇产量的变化趋势并不一致,但是在双突变和三突变组合情况下乙醇的产量有所下降,尤其是在三突变组合下,乙醇的产量降低了50%左右。以上过程均通过醋酸锂转化方法将构建好的基因整合框转化至酿酒酵母感受态细胞,挑取菌落进行PCR验证并选取部分PCR正确的转化子进行测序验证。
同时测定导入不同转录因子突变体重组菌株的生长情况,结果见图2。可看出,MTH1突变体显著促进了菌株的生长,但是MED2和HXT2以及组合条件下菌株的生长与野生菌株相比并无显著变化。
实施例2高产乙酰辅酶A重组酿酒酵母菌株构建与乙酰辅酶A合成检测
按照酿酒酵母密码子偏好性对XPK和PTA基因进行密码子优化并进行全基因合成(基因序列分别如SEQ ID NO.9和SEQ ID NO.12所示)。根据重叠衍生PCR引物设计方法,设计引物使基因表达框相邻片段的重叠区达到40~100bp。设计引物扩增酿酒酵母CEN PK2-1C染色体1021位点两侧基因整合框的上下游同源臂,启动子PTEF1,PGPD,PTDH3,PADH1和PSED1,终止子TADH1,TCYC1,TATP5,TTDH3和TPGK1。以全基因合成的XPK和PTA质粒为模板,设计引物扩增XPK和PTA基因。以质粒pMHyLp-LEU为模板(如SEQ ID NO.6所示)进行PCR,扩增获得缺陷型表达框片段,通过重叠延伸PCR获得基因整合框。将获得的基因表达框转入酿酒酵母,获得菌株A-1。同样的以全基因合成的PO和PTA(基因序列分别如SEQ ID NO.10和SEQ ID NO.12所示)质粒为模板,以XFSPK和PTA(基因序列分别如SEQ ID NO.11和SEQ ID NO.12所示)质粒为模板,按照上述方法分别构建了A-2~A-3菌株。按照酿酒酵母密码子偏好性对PPC,MtkA,MtkB,McL和HPRA基因进行密码子优化并进行全基因合成(基因序列分别如SEQ ID NO.13-17所示)。根据重叠衍生PCR引物设计方法,设计引物使基因表达框相邻片段的重叠区达到40~100bp。设计引物扩增酿酒酵母CEN PK2-1C染色体PCK1位点两侧基因整合框的上下游同源臂,启动子PTEF1,PGPD,PTDH3,PADH1和PSED1,终止子TADH1,TCYC1,TATP5,TTDH3和TPGK1。以全基因合成的PPC,MtkA,MtkB,McL和HPRA质粒为模板,设计引物扩增PPC,MtkA,MtkB,McL和HPRA基因。以质粒pMHyLp-LEU为模板(如SEQ ID NO.6所示)进行PCR,扩增获得缺陷型表达框片段,通过重叠延伸PCR获得基因整合框。将获得的基因表达框转入酿酒酵母,获得菌株A-4。以上过程均通过醋酸锂转化方法将构建好的基因整合框转化至酿酒酵母感受态细胞,挑取菌落进行PCR验证并选取部分PCR正确的转化子进行测序验证。
按照以下方法检测不同重组菌株中乙酰辅酶A含量:取10m L发酵液以8 000r/min、4℃离心10min,0.25mol/L,pH 5,磷酸盐缓冲液(phosphate buffer saline,PBS)1mL洗两次,8 000r/min、4℃离心10min,去上清,用1mL6%高氯酸重悬,逐滴加入0.3mol/L的碳酸钾溶液进行盐沉淀(添加的过程中漩涡振荡使其充分混匀),调节pH值为3.0,12 000r/min、4℃离心10min除去高氯酸钾(KClO4)晶体。
结果见图3,与野生菌株相比,在对数生长期时,A-2和A-4重组菌株中乙酰辅酶A的含量有明显的增加。
实施例3低乙醇合成高乙酰辅酶A合成菌株的构建
在实施例1中乙醇合成量最低的的重组菌株(11,12和13)的基础上表达最优的乙酰辅酶A合成途径。根据重叠衍生PCR引物设计方法,设计引物使基因表达框相邻片段的重叠区达到40~100bp。设计引物扩增酿酒酵母CEN PK2-1C染色体PCK1位点两侧基因整合框的上下游同源臂,启动子PTEF1,PGPD,PTDH3,PADH1和PSED1,终止子TADH1,TCYC1,TATP5,TTDH3和TPGK1。以全基因合成的PPC,MtkA,MtkB,McL和HPRA质粒为模板,设计引物扩增PPC,MtkA,MtkB,McL和HPRA基因。以质粒pMHyLp-LEU为模板(如SEQ ID NO.6所示)进行PCR,扩增获得缺陷型表达框片段,通过重叠延伸PCR获得基因整合框。将获得的基因表达框转入11,12和13菌中,获得菌株14-16号菌株。以上过程均通过醋酸锂转化方法将构建好的基因整合框转化至酿酒酵母感受态细胞,挑取菌落进行PCR验证并选取部分PCR正确的转化子进行测序验证。
实施例4重组酿酒酵母发酵
挑取单菌落至种子培养基(选用以葡萄糖为碳源的YPD无菌培养基作为种子培养基),在30℃,220rpm培养16~24h至细胞生长对数期。
按起始1~3%的接种量将种子培养液接种至发酵培养基中(选用以葡萄糖为碳源的YPD无菌培养基作为发酵培养基),30℃220rpm培养72h。72h后停止培养,取发酵液上清并将发酵结束的酵母细胞离心之后冻干,用于后续的检测分析。
实施例5重组酿酒酵母菌株乙醇合成与脂肪酸合成检测
本发明中所有的重组酿酒酵母菌株中的乙醇和脂肪酸均通过以下方式进行提取。取发酵结束后的发酵液,12000rpm离心5min,使用1ml注射器吸取上清,将发酵液上清过0.22μm的水系滤膜,用于去除杂质,之后即可使用液相色谱方法进行检测。
在冻干的菌体中加入十五烷酸作为内标,加入甲醇:氯仿和玻璃珠进行振荡破碎,然后将破碎完的溶液转移到新的容量瓶中,再次加入1.5ml甲醇/氯仿溶剂进行提取,重复该步骤两次,并将所得的脂质提取物进行合并,在合并的溶液中加入1ml氯仿和3ml水溶液。剧烈振荡样品,10000rpm离心5min,弃上层液体,将下层有机相转移至新的玻璃管中,之后加入1ml硫酸:甲醇,在95℃水浴锅中加热90min,取出后冷却,加入正己烷和NaCl水溶液,离心去上清,之后即可使用GC-MS进行测定(注:针对脂肪酸含量变化使用的是C16:0,C16:1,C18:0和C18:1含量的总和)。
上述重组菌株发酵后的乙醇产量和脂肪酸产量见图4-5。相对于出发菌株,14-16号菌株的乙醇产量降低了66%以上,脂肪酸产量提高了75%左右。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种低乙醇合成量酿酒酵母,其特征在于:所述低乙醇合成量酿酒酵母以酿酒酵母S. cerevisiae CEN PK2-1C MATa; ura3-52; trp1-289; leu2-3,112; his3-Δ1; MAL2-8C; SUC2为宿主菌,对宿主菌基因组上的转录因子MTH1、MED2和HXT2进行突变,突变后的转录因子为MTH1A81D、MED2*432Y和HXT2W466*
其中,MTH1A81D通过将SEQ ID NO.18所示氨基酸序列的第81位丙氨酸突变为天冬氨酸得到,MED2*432Y通过将SEQ ID NO.19所示氨基酸序列的第432位终止密码子替换为酪氨酸得到,HXT2W466*通过将SEQ ID NO.20所示氨基酸序列的第466位色氨酸替换为终止密码子得到。
2.根据权利要求1所述的低乙醇合成量酿酒酵母,其特征在于:编码转录因子MTH1A81D、MED2*432Y、HXT2W466*的核苷酸序列分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.4、SEQ ID NO.5所示。
3.根据权利要求1所述的低乙醇合成量酿酒酵母,其特征在于:将编码转录因子MTH1A81D的核苷酸序列整合至MTH1位点,将编码转录因子MED2*432Y的核苷酸序列整合至MED2位点,将编码转录因子HXT2W466*的核苷酸序列整合至HXT2位点。
4.一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶A合成量的重组酿酒酵母,其特征在于:以权利要求1-3任一项所述的低乙醇合成量酿酒酵母为出发菌,异源表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶编码基因ppc、苹果酸硫激酶大亚基编码基因mtkA、苹果酸硫激酶小亚基编码基因mtkB、苹果酰辅酶A裂解酶编码基因mcl和羟丙酮酸还原酶编码基因hprA
5.根据权利要求4所述的重组酿酒酵母,其特征在于:基因ppc、基因mtkA、基因mtkB、基因mcl和基因hprA整合至PCK1位点。
6.根据权利要求4所述的重组酿酒酵母,其特征在于:基因ppc由启动子P TEF1 调控表达,基因mtkA由启动子P GPD 调控表达,基因mtkB由启动子P TDH3 调控表达,基因mcl由启动子P ADH1 调控表达,基因hprA由启动子P SED1 调控表达。
7.根据权利要求4所述的重组酿酒酵母,其特征在于:基因ppc由终止子T ADH1 调控表达,基因mtkA由终止子T CYC1 调控表达,基因mtkB由终止子T ATP5 调控表达,基因mcl由终止子T TDH3 调控表达,基因hprA由终止子T PGK1 调控表达。
8.权利要求1-3任一项所述的低乙醇合成量酿酒酵母在降低乙醇合成中的应用。
9.权利要求4-7任一项所述的重组酿酒酵母在乙酰辅酶A合成中的应用。
10.一种生产乙酰辅酶A或其代谢产物的方法,其特征在于:包括采用权利要求4-7任一项所述的重组酿酒酵母以葡萄糖为底物进行发酵生产的步骤,乙酰辅酶A代谢产物选自脂肪酸、酮体、胆固醇、3-羟基丙酸、角鲨烯中的一种或几种。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于:将菌株在28-32℃,180-260 rpm条件下培养获得种子液,转入发酵培养基,在pH=6.0-8.0,180-260 rpm,28-32℃条件下通气发酵。
CN202410170208.1A 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用 Active CN117887600B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410170208.1A CN117887600B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410170208.1A CN117887600B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用
CN202310891969.1A CN116948852B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶a合成量的酿酒酵母及其应用

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310891969.1A Division CN116948852B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶a合成量的酿酒酵母及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117887600A CN117887600A (zh) 2024-04-16
CN117887600B true CN117887600B (zh) 2024-08-02

Family

ID=88445717

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410170208.1A Active CN117887600B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用
CN202410170388.3A Active CN117887601B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其构建的高乙酰辅酶a合成的菌株
CN202310891969.1A Active CN116948852B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶a合成量的酿酒酵母及其应用

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410170388.3A Active CN117887601B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其构建的高乙酰辅酶a合成的菌株
CN202310891969.1A Active CN116948852B (zh) 2023-07-20 2023-07-20 一种低乙醇合成量、高乙酰辅酶a合成量的酿酒酵母及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (3) CN117887600B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160013761A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 삼성전자주식회사 산물 생산능이 향상된 효모 및 그를 이용한 산물을 생산하는 방법
CN116144518A (zh) * 2023-03-15 2023-05-23 江南大学 一种生产视黄醇的酿酒酵母菌株及其应用

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011149353A1 (en) * 2010-05-27 2011-12-01 C5 Yeast Company B.V. Yeast strains engineered to produce ethanol from acetic acid and glycerol
WO2013158749A2 (en) * 2012-04-17 2013-10-24 Gevo, Inc. Engineered microorganisms with improved growth properties
JP6156770B2 (ja) * 2013-08-08 2017-07-05 国立研究開発法人産業技術総合研究所 キシロースの発酵能が強化された酵母とその利用
WO2015057154A2 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Biopetrolia Ab ENGINEERING OF ACETYL-CoA METABOLISM IN YEAST
CN104099258A (zh) * 2014-07-16 2014-10-15 江南大学 一种乙醇积累减少的酿酒酵母基因工程菌及其应用
WO2016135137A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Cemm - Forschungszentrum Für Molekulare Medizin Gmbh Substituted 4-(phenylamino)quinoline derivatives as mth1 inhibitors for the therapy of cancer
WO2016145383A1 (en) * 2015-03-11 2016-09-15 Board Of Regents, University Of Texas System Mth1 inhibitors for treating disease
CN105087631A (zh) * 2015-08-07 2015-11-25 山东大学 一种提高酿酒酵母木糖吸收和利用能力的方法
JP2017051210A (ja) * 2016-12-26 2017-03-16 国立研究開発法人産業技術総合研究所 キシロースの発酵能が強化された酵母とその利用
EP3626838A1 (en) * 2018-09-24 2020-03-25 Heineken Supply Chain B.V. Maltotriose metabolizing mutants of saccharomyces eubayanus
CN113234610B (zh) * 2021-03-05 2023-06-13 江南大学 一种合成角鲨烯的酿酒酵母菌株及其应用
WO2023000243A1 (zh) * 2021-07-22 2023-01-26 深圳先进技术研究院 重组酵母生物转化生产葡萄糖的方法
CN113684141B (zh) * 2021-08-12 2023-08-25 江南大学 一种胞外转运维生素d3前体角鲨烯的酿酒酵母菌株构建及其应用
CN116162558A (zh) * 2022-09-06 2023-05-26 江南大学 一株生产类母乳脂肪的酿酒酵母菌株及其构建方法与应用
CN115786154A (zh) * 2022-12-01 2023-03-14 江南大学 通过提升乙醇耐受性高产角鲨烯重组酿酒酵母工程菌株及应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160013761A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 삼성전자주식회사 산물 생산능이 향상된 효모 및 그를 이용한 산물을 생산하는 방법
CN116144518A (zh) * 2023-03-15 2023-05-23 江南大学 一种生产视黄醇的酿酒酵母菌株及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN117887601B (zh) 2024-08-02
CN116948852A (zh) 2023-10-27
CN117887601A (zh) 2024-04-16
CN117887600A (zh) 2024-04-16
CN116948852B (zh) 2024-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Metabolic engineering of an acid-tolerant yeast strain Pichia kudriavzevii for itaconic acid production
CN111073823B (zh) 一种高产丁酸乙酯酿酒酵母菌株及其构建方法与用途
CN111434773B (zh) 一种高产檀香油的重组酵母菌及其构建方法与应用
CN112813129B (zh) 利用区室化提高酵母菌中7-脱氢胆固醇产量的方法
CN110484572B (zh) 一种提高酿酒酵母橙花叔醇产量的方法
CN113151027B (zh) 生产7-脱氢胆固醇的重组酿酒酵母菌株及其构建方法
WO2024027094A1 (zh) 一种生产母乳脂质替代品酿酒酵母菌株及其应用
WO2023173565A1 (zh) 一种同时增强和抑制酿酒酵母7-脱氢胆固醇合成中多个关键基因的方法
CN114561311B (zh) 一种胞外转运视黄醛和视黄醇的酿酒酵母菌株构建及其应用
CN110804561B (zh) 一种高产c6-c10乙基酯的酿酒酵母及其构建方法与用途
CN109628367B (zh) 一种提高氧化葡萄糖酸杆菌山梨糖产量和生产强度的方法
CN108485996B (zh) 一种新型产乙酸乙酯的酿酒酵母菌株及构建方法
CN117887600B (zh) 一种低乙醇合成量酿酒酵母及其在促进乙酰辅酶a合成中的应用
CN114717124B (zh) 一株高产麦角甾醇的酿酒酵母工程菌株、构建方法及应用
CN116162558A (zh) 一株生产类母乳脂肪的酿酒酵母菌株及其构建方法与应用
CN111378587B (zh) 一种合成β-法尼烯的基因工程菌及其应用
CN108486176B (zh) 一种产乳酸乙酯的酿酒酵母及其构建方法与应用
CN109913381B (zh) 一种利用调控细胞周期转录因子提高发酵乙醇产率的方法
CN116555062B (zh) 基于乙醇代谢流调控提升酿酒酵母生产l-乳酸的方法
CN111378691B (zh) 一种发酵生产β-法尼烯的玉米水解液培养基及其应用
CN107937294A (zh) 一株适量产乙酸乙酯的酿酒酵母菌株及其构建方法
CN112538451B (zh) 过表达atf基因的生产乙酸丁酯的拜氏梭菌
CN117887599A (zh) 一种从头合成罗汉果甜苷的工程酵母的构建方法
CN118048251A (zh) 一种高效产麦角甾醇的酵母工程菌株及其构建方法与应用
CN116240122A (zh) 一种同产己酸乙酯和己酸酿酒酵母菌株及其构建方法与用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant