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基于ATP酶强制ATP消耗以提高酿酒酵母中乙醇产量

作者：本站编辑      2023-05-31 21:33:43     29

ATPase-based implementation of enforced ATP wasting in Saccharomyces cerevisiae for improved ethanol production‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

通讯作者：德国、Steffen Klamt

期刊：《Biotechnology for Biofuels》

年份：2020‍‍‍‍‍‍

DOI：10.1186/s13068-020-01822-9‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

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导读‍‍‍‍

强制ATP消耗已被认为是一种很有前途的代谢工程策略，可以增强微生物产生与ATP生成耦合的代谢产物。这似乎也是提高酿酒酵母生产乙醇的合适方法。2020年来自德国的Steffen Klamt在Biotechnology for Biofuels发表了题为“ATPase-based implementation of enforced ATP wasting in Saccharomyces cerevisiae for improved ethanol production”的文章，构建了异源表达ATPase基因的酿酒酵母菌株，以诱导强制消耗ATP并量化其对生物量和乙醇形成的影响。

研究内容

首先，为测试不同来源的ATPase的效果，基于高拷贝质粒pRSI326表达了来自里氏木霉和大肠杆菌F1-ATPase，获得三株酿酒酵母变体5D-atp2、5D-atpAGD和5D-atpAGD(2A) (2A序列可以增加基因表达量)。接着，在厌氧-生长偶联条件下对三株变体发酵性能进行测试，结果显示在酿酒酵母中异源表达ATPase后，乙醇产量都有所提高。其中，由于5D-atpAGD(2A)菌株有更高的强制ATP消耗水平，从而获得了最优的乙醇产量，约10%以上。然而，5D-atp2和5D-atpAGD菌株较低的生物量限制了乙醇产量的进一步提高。随后，为克服此问题，这里在厌氧-生长解耦（缺氮）条件下再次测试了三株变体发酵性能，结果显示通过将菌株生长和产物生产分开，5D-atpAGD和5D-atpAGD(2A)菌株的乙醇体积生产力分别相对提高44%和111%以上，从而克服了生物量减少对体积生产力的负面影响。因此，在酿酒酵母中异源表达大肠杆菌F1-ATPase及其在厌氧-生长解耦条件下培养的策略对乙醇生产具有一定的促进作用。‍‍‍‍‍‍

综上所述，这里为酿酒酵母中乙醇产量的提高提供了一个高效的策略。

（许伟楷 摘译）

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