代谢工程改造酿酒酵母提高法尼醇产量

作者：郭俊琪; 王征; 张伟欣^*; 刘巍峰

来源：微生物学报, 2021, 61(05): 1257-1268.

DOI：10.13343/j.cnki.wsxb.20200365

• 法尼醇
• 酿酒酵母
• 甲羟戊酸途径
• 磷酸酶
• 法尼醇合酶

【目的】法尼醇(FOH,C15H26O)是一种具有芳香气味的非环状倍半萜醇,被广泛应用于化妆品和医学药物的工业化生产,也可作为航空燃料的理想替代品。具有食品级安全性的酿酒酵母细胞能够合成内源性法尼醇,但其产量很低,无法满足工业生产的需要。因此,需要采用代谢工程手段,改造法尼醇合成途径,以有效提高法尼醇在酿酒酵母中的产量。【方法】以酿酒酵母工业菌株CEN.PK2-1D为底盘细胞,强化甲羟戊酸途径中关键酶的表达水平和弱化麦角固醇合成分支途径,以提高法尼醇合成所需的直接前体物质法尼基焦磷酸(FPP);并分别表达催化FPP合成法尼醇的五种内源磷酸酶和两种异源合酶,筛选能高效合成法尼醇的磷酸酶或合酶。【结果】通过在CEN.PK2-1D(法尼醇产量<0.1mg/L)中强化表达甲羟戊酸途径中截短形式的HMG-CoA还原酶(tHMGR1)和FPP合酶(ERG20),使法尼醇产量提高约50.8倍,达到5.08 mg/L;使用HXT1启动子替换鲨烯合酶编码基因ERG9启动子以下调其表达水平,使法尼醇产量进一步提升47.1倍,达到239.17 mg/L。在此基础上,筛选发现,表达酿酒酵母内源性磷酸酶PAH1时,获得最高产量法尼醇,达到393.13 mg/L。【结论】采用代谢工程策略对酿酒酵母法尼醇合成途径进行改造,有效提高法尼醇产量至393.13 mg/L,为目前报道的在酿酒酵母中摇瓶培养条件下的最高产量。

• 单位
  山东大学; 微生物技术国家重点实验室