《Metabolic Engineering》：Metabolic engineering of
Candida yeasts for biotechnological applications
编辑推荐：
•假丝酵母具有独特的代谢多样性，适用于可持续生物制造•新兴的基因和系统工程工具正在加速假丝酵母细胞工厂的发展•数据驱动的设计和高通量技术将释放假丝酵母生物技术的潜力引言随着向可持续性和环保方向发展的推动，合成生物学的快速发展使得工业生物技术的应用范围扩大到医药、农业、食品和化学行
- •
假丝酵母具有独特的代谢多样性，适用于可持续生物制造
- •
新兴的基因和系统工程工具正在加速假丝酵母细胞工厂的发展
- •
数据驱动的设计和高通量技术将释放假丝酵母生物技术的潜力
引言
随着向可持续性和环保方向发展的推动，合成生物学的快速发展使得工业生物技术的应用范围扩大到医药、农业、食品和化学行业。微生物细胞工厂是其中的关键要素，通过合理设计改造后，它们可以利用可再生生物质作为底物（Qiu等人，2023）。假丝酵母广泛存在于自然界的各种环境中。最新研究显示，该属约有200个物种（Liu等人，2024）。假丝酵母物种有着悠久的科学研究历史，最近在约20,000个真菌属中，它还被列为引用率最高的十个属之一（Bhunjun等人，2024）。图1展示了假丝酵母菌株的分类研究进展。
迄今为止，
假丝酵母的生物技术应用尚未受到足够重视。其主要原因在于早期对其的分类以及由此产生的研究方向。早期对
假丝酵母物种的研究主要集中在人类疾病上，这使得医学研究进展远远快于其在生物技术应用方面的研究（Bhunjun等人，2024）。这种根深蒂固的观念使得研究人员和公众往往将
假丝酵母与致病性联系在一起，更关注其潜在的健康和环境风险（Ciurea等人，2020；Yang，2003）。相比之下，一些酵母物种，如出芽酵母
和甲基营养型酵母（原名），则因在食品发酵和蛋白质表达方面的应用而被广泛用于研究（Mortimer，2000）。尽管在特定条件下偶尔会与机会性感染相关，但其长期的生物技术应用历史使其被认为具有较高的安全性（Furuya等人，2023；Gün等人，2022；Lee，2025）。实际上，一些假丝酵母物种，如、和，已获得美国FDA的GRAS（通常认为安全）认证或欧洲食品安全局EFSA的QPS（合格安全推定）认证。已知某些假丝酵母物种（如、、）具有适用于生物技术应用的独特特性，包括较强的耐逆性、能利用多种碳源（如木糖和烷烃），以及能够产生多种代谢产物（Kieliszek等人，2017；Queiroz等人，2023；Zuza-Alves等人，2017）。这些特性使得它们在生物工艺开发和应用中具有很大的价值，因此有必要重新考虑将其作为有潜力的微生物细胞工厂。近年来，非传统酵母在合成生物学和工业生物技术领域受到了广泛关注，被视为有潜力的生物制造平台。在此背景下，有必要系统地重新评估假丝酵母的生物技术应用价值。全基因组测序技术的突破揭示了它们独特的代谢潜力，而合成生物学工具的发展则使得基因工程操作更加高效。目前的相关研究已经证明了这些酵母在合成各类平台化合物（如长链二羧酸LCDA，Cao等人，2017；1,2,4-丁三醇Li等人，2024；木糖醇Zhang等人，2021）以及积累脂质（Ayadi等人，2016）和生产单细胞蛋白（SCP）（Wu等人，2018）方面的显著优势。值得注意的是，由于C. tropicalis>具有极强的烷烃同化能力，它已被成功用于LCDA的商业生产（Haushalter和Keasling，2019）。它们独特的耐逆机制也使它们在工业恶劣环境下具有竞争优势（Moreno等人，2019；Queiroz等人，2023）。虽然人们对假丝酵母的潜在致病性仍存在担忧，但随着代谢工程和合成生物学的进步，它们越来越被视为生产高价值产品的优质细胞工厂。这种认知转变既得益于技术进步，也离不开为提升公众对其工业应用价值认知所做的努力。
为弥补假丝酵母巨大潜力与其有限工业应用之间的差距，本综述从工业角度重新评估了它们的生物学特性。我们总结了近期在利用假丝酵母物种进行生物技术研究方面的进展，包括基因改造及其在生化生产和生物转化中的作用。最后，我们探讨了未来的发展前景和挑战，呼吁以更为平衡、以应用为导向的态度看待这些多功能微生物。
章节要点
假丝酵母属工业应用的监管框架与安全依据
假丝酵母属是一类结构复杂且生态多样性丰富的酵母。这类酵母既包括致病菌株，也包括非致病菌株（Binati等人，2021）。假丝酵母物种既是健康人体微生物群中普遍存在的共生菌，也是重要的机会性病原体。在已知的数百种假丝酵母物种中，只有少数是人类的机会性病原体（Satala等人，2022）。然而，在评估其工业应用潜力时，有必要对不同菌株进行分类
假丝酵母物种的基因编辑进展
随着合成生物学和代谢工程领域的快速发展，假丝酵母物种的生物技术应用，与其他非传统酵母一样，必将迅速进步。尽管已有多种基因工程工具被开发出来用于假丝酵母物种，但与、和等已得到广泛应用的酵母相比，这些工具在标准化程度和优化水平上仍有不足，尤其是在编辑效率方面
假丝酵母物种的环境可持续性潜力与生物技术应用
要充分理解假丝酵母的生物技术价值，最好将其与现有的酵母平台进行比较，而非孤立看待。虽然仍是乙醇发酵的首选宿主，且拥有最为成熟的基因工具箱，但Y. lipolytica>则特别适合用于生产脂质和乙酰辅酶A衍生物，而Kluyveromyces marxianus则以其快速生长和耐热性著称。K. phaffii》则被广泛用于高密度培养和重组蛋白生产
假丝酵母在工业生物技术中的应用挑战
尽管假丝酵母在生产高附加值产品方面已有着长期的成功应用，且在基因操作和代谢工程方面也取得了进展，但其在生物技术应用方面仍面临诸多挑战，具体如下：
生物安全问题。现行的生物安全法规为工业微生物的安全开发和应用提供了重要基础。但对于假丝酵母而言，生物安全方面的考量
结论
总之，假丝酵母在生物技术领域的应用价值不断拓展，这促使人们重新认识其广泛的应用潜力。虽然某些假丝酵母物种具有机会性致病性，因此在食品和饲料生产中需要警惕抗真菌药物耐药性和污染风险，但这些不应被视为其固有的局限性。相反，这些工程设计和监管方面的挑战可以在工业应用中通过系统性的方法加以解决——
CRediT作者贡献说明
Qi Wang：撰写——综述与编辑、方法学、研究、正式分析。Xin-Yue Li：撰写——综述与编辑、初稿撰写、方法学、研究、正式分析、概念构建。Xin-Qing Zhao：撰写——综述与编辑、初稿撰写、资金获取、概念构建。Kai Li：撰写——综述与编辑、研究、概念构建。Hang-Ming Zhang：撰写——综述与编辑、研究
未引用参考文献
Efsa Panel on Food Contact Materials, E., Processing, A等人，2021；欧盟欧洲议会和理事会，2000；欧盟欧洲议会和理事会，2009；国际标准化组织，2022；国际标准化组织，2024；Lu等人，2024；Satomura A等人，2017；Wang等人，2026；世界卫生组织，2020；Xu等人，2025。
Xin-Yue Li|Qi Wang|Hang-Ming Zhang|Kai Li|Xin-Qing Zhao
