重新编程碳流以消除与Crabtree效应相关的乙醇生成，从而在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中实现高产的l-乳酸生物合成

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》：Reprogramming Carbon Flux to Eliminate Crabtree Effect-Associated Ethanol Production for High-Yield l-Lactic Acid Biosynthesis in Saccharomyces cerevisiae

通过引入正交细胞质乙酰辅酶A合成途径并替换乙醇脱氢酶，工程酵母将葡萄糖转化为乳酸的效率从0.55提升至0.90 g/g。研究表明PYK1基因突变导致糖酵解受阻，通过反向工程修复相关基因部分恢复代谢流。该成果为酵母代谢重编程及有机酸生产提供了新策略

　　

Crabtree效应使酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）通过快速利用葡萄糖以及乙醇抑制竞争者而获得生长优势，但限制了葡萄糖向非乙醇产物的转化。我们通过引入一条独立的细胞质乙酰辅酶A（acetyl-CoA）合成途径，并用有机酸脱氢酶（organic acid dehydrogenase）替代酒精脱氢酶（alcohol dehydrogenase）来维持氧化还原平衡，从而将代谢途径从乙醇生产转向NADH耦合的有机酸生物合成。以乳酸（l-lactic acid）为模型，工程改造后的菌株最初表现出生长缺陷，但通过适应性进化得以恢复。该策略消除了乙醇的产生，同时将葡萄糖转化为乳酸的产率从0.55克/克提高到了0.90克/克。组学研究表明，PYK1基因（丙酮酸激酶）中的起始密码子突变会损害糖酵解过程并减少葡萄糖消耗。通过过表达糖酵解途径中显著下调的基因，这一缺陷得到了部分改善。这项工作为酵母的代谢重编程提供了框架，并为NADH耦合的有机酸生产提供了指导。