摘要
本研究采用全局转录工程（GTE）技术，通过筛选酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中的七个关键转录因子来优化香叶醇（linalool）的合成代谢途径。在SA44菌株中过表达HAC1基因（该基因是未折叠蛋白应答（UPR）的主要调控因子），香叶醇的产量比对照菌株SA49提高了2.9倍。全基因组转录组分析显示，Hac1p的激活促使碳代谢流向甲瓦酮（MVA）途径、乙醛酸循环和糖异生途径；同时显著抑制了甾醇生物合成途径的激活因子UPC2以及相关的己糖转运蛋白。多层网络分析表明，在过表达HAC1的背景下，与GCN4相关的氨基酰-tRNA合成酶（aaRS）基因被上调，这可能与HAC1对ERG9基因的转录抑制有关。通过将HAC1与琥珀酸-延胡索酸转运蛋白（SFC1）共表达，进一步验证了Hac1p的调控网络，从而实现了香叶醇产量的协同提升。此外，将tRNA生物合成的负调控因子MAF1与HAC1共表达会降低香叶醇的产量。值得注意的是，高香叶醇产量的SA44菌株表现出独特的代谢特征，其甘油积累量较高（约5.0克/升）。与SA49相比，SA44的甾醇积累量也显著增加，角鲨烯产量提高了1.6倍，麦角甾醇产量提高了1.2倍。qRT-PCR实验也独立证实了这七个调控基因的差异表达，相关 Pearson 相关系数为0.994。本研究首次报道了HAC1介导的香叶醇生物合成增强作用，为微生物单萜类化合物的生产提供了可靠的策略。
要点
- HAC1的过表达使酿酒酵母中的香叶醇产量提高到14.5毫克/升（相较于对照组提高了2.9倍）。
- HAC1重新分配了碳代谢途径，使其流向甲瓦酮（MVA）、乙醛酸循环和糖异生途径。
- HAC1抑制UPC2和己糖转运蛋白的表达，从而有利于GPP（甘油-3-磷酸）的生成。
- HAC1与GCN4调控的氨基酰-tRNA合成酶基因上调相关，从而促进蛋白质翻译。
- 这是首次利用HAC1策略在酿酒酵母中实现香叶醇的生产。
利益冲突
作者声明不存在任何利益冲突。
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获取。补充信息中包含了支持研究结果的数据集；用于生成图表的所有原始数据也可根据请求提供给通讯作者。
