产蒎烯人工酵母细胞的构建

摘要

蒎烯可衍生为高能量密度燃料,但在酿酒酵母中的全生物合成却未见报道.酿酒酵母由于拥有强大的蛋白表达和翻译后修饰系统以及完整的内膜系统,相比于大肠杆菌等原核生物更适于P450等蛋白的表达,因此将酿酒酵母作为宿主细胞,对于蒎烯或者其他物质实现如"疯狂碳环"的高能量化是至关重要的.本研究在酿酒酵母底盘中表达内源焦磷酸香叶酯合成酶(ERG20)的突变体ERG20ww和火炬松来源的蒎烯合酶(PtPS)构建了蒎烯的合成路径.通过截短PtPS N端2～51位氨基酸残基(tPtPS),蒎烯产量较初始产量(0.329 mg·L-1)提高了2.23倍.在过表达异戊二烯焦磷酸异构酶(IDI1)和RNA聚合酶Ш负调控因子(MAF1)的基础上,表达ERG20ww和tPtPS的融合蛋白,蒎烯产量进一步提高了5.16倍.通过将内源基因ERG20启动子原位替换为弱启动子HXT1,下调ERG20的转录,蒎烯的产量提高了26.0％.最终通过调节发酵过程中的培养基pH使蒎烯产量达11.7 mg·L-1,较初始产量提高了34.5倍.本研究在酿酒酵母中实现蒎烯的从头合成,并获得已知蒎烯摇瓶水平的最高产量.