敲除 AOX 基因并共喂甘油:毕赤酵母甲醇高效利用及蛋白增产新策略

【字体: 时间:2025年05月10日 来源:Archives of Microbiology 2.3

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  甲醇营养型酵母毕赤酵母(P. pastoris)以甲醇驱动蛋白合成潜力巨大,但甲醇代谢产生的甲醛阻碍其生物转化。研究人员敲除酒精氧化酶基因(aox1和aox2)并添加甘油共底物。优化条件下,ΔAOX1/2 菌株生物量和 EGFP 荧光强度显著提升。该策略可缓解代谢压力、提高蛋白产量。

  甲醇营养型酵母毕赤酵母(Pichia pastorisP. pastoris)在利用甲醇驱动蛋白质生物合成方面展现出卓越能力,使其成为利用甲醇作为可再生原料进行碳中和生物制造的理想平台。然而,甲醇代谢带来的难题,尤其是有毒的甲醛中间产物积累,严重阻碍了甲醇的高效生物转化。
为克服这一限制,研究采用了一种代谢工程策略,即同时敲除酒精氧化酶基因(aox1aox2),并补充甘油作为共底物。以增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)作为模型异源产物,研究发现,ΔAOX1/2 菌株在甘油 - 甲醇共喂养培养中实现了更高的蛋白质生产效率。在优化条件(0.5% 甲醇 + 0.4% 甘油)下,工程菌株的生物量密度达到 38.5(OD600),EGFP 荧光强度为 494,723 单位,与仅用 1% 甲醇培养的野生型(wild - type,WT)菌株相比,分别提高了 32.8% 和 53.6% 。

转录组分析显示,蛋白质合成的增强源于甲醇利用的优化,这得益于同化和异化代谢模块的协同上调。该研究表明,抑制酒精氧化酶并结合甘油共代谢,是缓解毕赤酵母中甲醇代谢压力、提高异源蛋白产量的有效策略。

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