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改造酿酒酵母生产奇数碳原子脂肪醇

   日期:2015-10-28     来源:生物催化剂设计与改造服务    浏览:1313    评论:0    
核心提示:脂肪醇是化工行业重要的前体物质。近日天津大学元英进教授课题组发表文章在酿酒酵母实现奇数碳原子脂肪醇的从头合成。通过体内表达定位于细胞质的硫酯酶、亚麻来源的α脱氧酶以及酵母内源的醇脱氢酶,研究人员最终获得了约20mg/L的脂肪醛和20mg/L的脂肪醇。
 摘要:脂肪醇是化工行业重要的前体物质。近日天津大学元英进教授课题组发表文章在酿酒酵母实现奇数碳原子脂肪醇的从头合成。通过体内表达定位于细胞质的硫酯酶、亚麻来源的α脱氧酶以及酵母内源的醇脱氢酶,研究人员最终获得了约20mg/L的脂肪醛和20mg/L的脂肪醇。
 
改造酿酒酵母生产奇数碳原子脂肪醇
脂肪醇是生产表面活性剂、润滑剂的重要基础原料,利用其分子结构中的羟基官能团,可以与多种化合物进行反应得到应用广泛的脂肪醇衍生物。化学法生产脂肪醇包括天然油脂原料制备和石化原料制备两种方法。生物法生产奇数碳原子脂肪醇已在大肠杆菌获得证实,研究人员在前人工作的基础上,尝试重构酿酒酵母合成奇数碳原子脂肪醇。
 
 
研究人员首先敲除了CEN.PK2菌株的乙酰辅酶A合酶基因FAA1和FAA4,过表达定位于细胞质溶液的硫酯酶,这样既加强脂酰辅酶A到脂肪酸的合成,又避免了脂肪酸到脂酰辅酶A的回流。研究人员为了找到能获得最高产量的硫酯酶,测试了小家鼠、月桂树和酿酒酵母来源的,发现酿酒酵母来源的PTE1可获得最高浓度的脂肪酸,且碳链长度主要分布在C16—C18之间。由于脂肪酸到脂肪醇需要经过醛作为中间代谢产物,而酵母体内不同的乙醇脱氢酶具有不同的醛底物特异性,所以研究人员测试了该酶的底物偏好性,发现主要倾向于催化碳链长度在12—14之间的脂肪醛。由脂肪酸到脂肪醛需要经过α脱氧酶作用,3个经过密码子优化的植物来源α脱氧酶功能在酵母体内进行了测试,发现只有亚麻来源的脱氧酶发挥功能,48h最高可获得约20mg/L的脂肪醛,60h转变为约20mg/L的脂肪醇。
 
 
研究人员综合表达硫酯酶、敲除乙酰辅酶A合酶,加强了脂酰辅酶A到脂肪酸的代谢流量,同时过表达亚麻来源α脱氧酶以及酵母内源乙醇脱氢酶,最终获得了60h产生约20mg/L脂肪醇的酵母菌株,主要碳链长度为C15。研究人员表示脂肪醇产量还有待提高,推测瓶颈一是生成中间体脂肪酸碳链长度主要为16—18,而醇脱氢酶偏好的底物碳链长度为12—14,这种不匹配可能导致整个反应效率的下降;二是过表达α脱氢酶导致脂肪醛的积累,对细胞有损伤作用。以后研究需要在这两个方向努力。
 
 
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