酿酒酵母对复合抑制剂耐受机理的蛋白质组学研究

摘要

针对纤维素乙醇发酵过程中对发酵微生物的耐受性的要求，本研究采用定量蛋白质组学的方法，对酿酒酵母在乙醇发酵过程中对复合抑制剂AFP的响应机理进行了研究分析。在纤维素的预处理过程中，会产生乙酸，糠醛和苯酚类的化合物，这些化合物对后续的微生物发酵过程具有毒害作用，通常被称为抑制剂。
　　对于在复合抑制剂AFP（5.3 g/L乙酸，1.3 g/L糠醛，0.5 g/L苯酚）条件下进行了批次培养的三代酿酒酵母细胞，以及在无抑制剂条件下培养的对照组的酿酒酵母细胞，我们分别在延滞期和对数期对其进行了蛋白质组学的检测分析。在对延滞期的和对数期的样品的蛋白质组学检测中，分别鉴定到了194种和215种差异表达的蛋白质。通过蛋白质组学的研究发现，复合抑制剂环境下的酿酒酵母细胞调节了细胞内的蛋白质折叠和蛋白质合成相关的代谢活动，减少了错误折叠的蛋白质的生成和聚集并节约了细胞能量。酿酒酵母细胞提高了糖酵解途径的活跃程度和磷酸戊糖途径的代谢通量，通过调节乙醇，甘油和乙酸生成途径的代谢通量分配而维持了发酵过程的乙醇产率。另外，在延滞期，酿酒酵母细胞上调了氧化还原酶的表达水平；在对数期，酿酒酵母细胞诱导了细胞凋亡。对于在复合抑制剂AFP压力下培养的酿酒酵母细胞，调控后的细胞代谢状态有利于维持细胞在AFP压力下的能量平衡和氧化还原平衡。这一代谢状态在抑制剂环境下的第一代细胞的培养过程中建立起来，并被子代的细胞继承和进一步优化，使子代细胞在接种后的短时间内即进入对数生长期，从而提高了发酵过程的效率。在本研究中，还采用了突变菌株的验证方法，对蛋白质组学的检测分析结果进行了验证，提高了蛋白质组学分析结果的可信性。
　　酿酒酵母细胞对培养环境中的压力因素有着一定的适应能力，其响应机制与细胞内的能量代谢，氧化还原平衡以及蛋白质合成密切相关。通过蛋白质组学的研究，分析酿酒酵母细胞对复合抑制剂AFP的耐受机理，可以为进一步优化菌株，提高菌株的发酵性能提供有效的信息。

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第一章 文献综述

1.1生物能源与微生物发酵

1.2纤维素乙醇发酵

1.3酿酒酵母乙醇发酵

1.4蛋白质组学

1.5研究内容与研究意义

第二章 材料与方法

2.1主要试剂

2.2主要仪器

2.3蛋白质组学的实验方法

2.4 酿酒酵母突变菌株验证实验

第三章 酿酒酵母对复合抑制剂响应机理的蛋白质组学分析

3.1差异表达的蛋白质的功能分类分析

3.2酿酒酵母细胞的蛋白质合成的调控

3.3酿酒酵母细胞的能量代谢的调控

3.4压力响应相关的蛋白质的调控

3.5酿酒酵母细胞对复合抑制剂AFP的响应机理

3.6酿酒酵母细胞对复合抑制剂AFP的细胞记忆

3.7小结

第四章 酿酒酵母对复合抑制剂响应机理的突变菌株验证

4.1基因单缺失的突变菌株的验证实验

4.2翻译过程对细胞耐受复合抑制剂AFP的作用

4.3程序性凋亡对细胞耐受复合抑制剂AFP的作用

4.4小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

5.3创新性

参考文献

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