葡萄糖激酶功能缺失缓解了担子菌酵母南极假丝酵母中的碳分解代谢物阻遏作用

《Journal of Bioscience and Bioengineering》：Loss of glucokinase function relieves carbon catabolite repression in basidiomycetous yeast Pseudozyma antarctica

　　接合菌酵母南极伪zyma产生可生物降解的塑料降解酶PaE。通过将PaE基因的启动子替换为木聚糖酶启动子构建的PaE过表达菌株，在木糖存在时表现出高水平的PaE产量。然而，在葡萄糖存在时，这种产量会受到碳代谢物阻遏（CCR）的抑制。尽管CCR是影响子囊菌水解基因从自身启动子表达下降的一个主要问题，但在担子菌酵母中相关信息极少。本研究证明，葡萄糖激酶参与了南极伪zyma中CCR的调控。紫外线照射南极伪zyma后，获得了能够耐受毒性葡萄糖类似物2-脱氧葡萄糖（2-DG）的突变菌株，这些菌株自身启动子驱动的木聚糖酶和PaE的CCR均降低。这些菌株的葡萄糖激酶基因（PaGLK1）中存在错义突变或移码突变。在这些菌株中通过完整的PaGLK1互补恢复CCR，表明PaGLK1的功能丧失突变导致了CCR缺陷。在PaE过表达菌株中敲除PaGLK1后，即使液体培养基中4%的木糖有3%被葡萄糖替代，PaE产量也仅出现有限的降低。这些结果表明，破坏葡萄糖激酶基因可显著降低PaE生产培养基的成本，并有利于在担子菌酵母中高效生产有用蛋白。**章节片段****菌种与培养基**南极伪zyma PGB371是一种由野生型GB-4(0)菌株（日本国家农业食品研究机构，NARO基因库登录号MAFF306999）衍生的自发尿嘧啶缺陷型突变体（6），被用作亲本菌株以获得2-DG抗性突变菌株。南极伪zyma PGB817（13），一种将PaCLE1启动子替换为木聚糖酶启动子的PaE过表达菌株，被用作宿主菌株以获得基因敲除突变菌株。用于南极伪zyma的YM培养基**通过紫外线照射处理获得南极伪zyma的2-DG抗性突变体**为了获得CCR缺陷的南极伪zyma突变菌株，我们对PGB371（由野生型GB-4(0)衍生的自发尿嘧啶缺陷型突变体）进行了2-DG抗性突变筛选。紫外照射3分钟后，获得约100株能够在含0.1% 2-DG的1%木糖培养基上生长的菌株，并筛选出36株在2-DG存在下生长旺盛的菌株，命名为2DGr菌株。南极伪zyma的PaE产生由木糖诱导。**讨论**缓解子囊菌CCR对于利用碳水化合物水解基因启动子提高碳水化合物水解酶和重组蛋白的产量非常有效。然而，目前关于担子菌CCR的研究知之甚少。本研究表明，在南极伪zyma中，葡萄糖激酶功能的丧失可以缓解CCR，从而在葡萄糖取代大部分木糖的培养条件下提高PaE产量。两种CCR之间的比较**CRediT作者贡献声明**田中瑞季：原创初稿撰写、验证、项目管理、研究、资金获取、数据管理、概念化。田中拓海：审阅与编辑、验证、研究、数据管理。三浦厚宏：审阅与编辑、验证、研究。菅沼游菜：研究。成田朋美：研究。河原崎康明：验证。山口陽平：审阅与编辑、验证。北本律子：审阅与编辑，**致谢**本研究由生物导向技术研究振兴机构（BRAIN）的"创新技术开发研究计划"项目（JPJ007097）资助。感谢Editage提供英语语言编辑支持。作者声明与本文章内容无利益冲突。MT、TT、AM和HK是日本专利JP7857619的发明人。专利申请人是田中瑞季|田中拓海|三浦厚宏|菅沼游菜|成田朋美|河原崎康明|山口阳平|北本律子