[發(fā)明專利]一種提高釀酒酵母細胞膜脂肪酸C20:0和/或C22:0含量的方法

有效

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• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110923261B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設計）人: 劉立明;朱國星;陳修來;劉佳;羅秋玲;高聰;宋偉
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12N15/81
• 分類號: C12N15/81;C12N1/19;C12N15/54;C12R1/865
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 仇鈺瑩

本發(fā)明公開了一種增強釀酒酵母抗高滲脅迫能力的方法，屬于生物工程技術領域。利用質粒pY13過表達基因ELO2，構建過表達菌株BY4741/pY13?ELO2，使得菌株抗高滲脅迫能力增強，具體表現(xiàn)為脅迫條件下，過表達菌株生物量提高29％，存活率提高22.1％；正常條件下，細胞膜上C20:0,C22:0和C24:0的脂肪酸含量分別提高了52.3％、94.1％和14.4％。上述結果表明過表達基因ELO2可以提高酵母菌株在高滲脅迫條件下的生存能力。

技術領域

本發(fā)明涉及一種增強釀酒酵母抗高滲脅迫能力的方法，屬于生物工程技術領域。

背景技術

在工業(yè)發(fā)酵過程中，微生物菌體溶度和生長速率會受到各種脅迫(如高滲、高糖、溫度和pH等)的影響。高滲脅迫是一種主要的環(huán)境脅迫，細胞水分流失，導致細胞內離子和代謝產物濃度升高，并最終降低細胞活性。高滲脅迫是由高濃度的糖或鹽引起的，例如氯化鈉 (NaCl)。高鹽脅迫是高滲脅迫的特例，對細胞的作用與高濃度糖類相似。

目前國內外主要通過外源添加輔助底物、誘變育種、基因工程、適應性進化等策略提高菌株的高滲脅迫抗性。但是這些方法都有明顯的缺點，比如，添加輔助底物會增加成本和增加其他脅迫等；誘變育種具有不確定性，且得到菌株有一定機率丟失耐受能力；而適應性進化周期較長，往往需要幾個月的時間。而基因工程時間短，操作簡單，成本也不高，但是提高脅迫能力的遺傳靶點不易得到(參考文獻：Sandoval,N.R.and E.T.Papoutsakis,Engineering membrane and cell-wall programs for tolerance to toxic chemicals:Beyond solo genes.Curr Opin Microbiol,2016.33:p.56-66.)。

細胞膜是一道天然屏障，將細胞內物質與外界環(huán)境分開，從而維持細胞內穩(wěn)態(tài)。而工業(yè)發(fā)酵中的很多脅迫是通過損傷細胞膜來降低菌體的生長，因此改變細胞膜成分來抵御環(huán)境脅迫是一個潛在的策略。例如，在釀酒酵母中過表達脂肪酸去飽和酶Ole1，飽和脂肪酸比不飽和脂肪酸增加，從而增強了對氧化、高滲等脅迫的耐受性(參考文獻：Nasution,O.,et al., Overexpression of OLE1 enhances stress tolerance and constitutivelyactivates the MAPK HOG pathway in Saccharomyces cerevisiae.Biotechnol Bioeng,2017.114(3):p.620-631.)；在大腸桿菌中異源表達來自綠膿桿菌反式不飽和脂肪酸酶(Cti)，反式不飽和脂肪酸生成并融入細胞膜，細胞膜流動性降低，提高了對一些有機酸、醇類、芳香族化合物，以及有些環(huán)境脅迫的耐受性(參考文獻：Tan,Z.,et al.,Membraneengineering via trans unsaturated fatty acids production improves Escherichiacoli robustness and production of biorenewables.Metab Eng,2016.35:p. 105-113.)；過表達乙酰輔酶羧化酶Acc1突變體，釀酒酵母脂肪酸平均長度增加，提高了對辛酸的耐受性(參考文獻：Besada-Lombana,P.B.,et al.,Engineering Saccharomycescerevisiae fatty acid composition for increased tolerance to octanoicacid.Biotechnol Bioeng,2017.114(7):p. 1531-1538.)。因此，通過調節(jié)微生物體內細胞膜組分的合成來調節(jié)微生物抵御外界環(huán)境脅迫的能力已經(jīng)成為一種有效的策略。然而，目前仍未出現(xiàn)釀酒酵母提高高滲脅迫抗性的有效方法。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明要解決的是釀酒酵母高滲脅迫抗性低的問題，使得釀酒酵母菌株在 NaCl脅迫條件下生存能力有所提高。