ΔPDC1差异表达基因敲除对酿酒酵母高级醇生成量影响的研究

发布时间：2020-03-30 15:40

【摘要】：高级醇在细胞内的代谢是一套完整的体系,探究不同基因的协同作用对高级醇代谢有重要意义。PDC1基因编码丙酮酸脱羧酶基因,本实验室李维博士在野生菌α5中敲除该基因后降低了异戊醇和活性戊醇生成量,但异丁醇的生成量显著提高。因此对该株菌进行转录组数据分析探索转录差异基因对高级醇代谢的影响。以野生菌株α5和亲本菌株α5△PDC1为出发菌株,通过胞内同源重组的方法构建差异基因敲除的突变株,对突变株进行发酵实验,检测风味物质以及高级醇生成量。α5敲除PDC1基因突变株正丙醇、异戊醇、活性戊醇和苯乙醇较α5分别降低了4.87%,14.46%、19.83%和 18.17%,而异丁醇生成量较 α5 提高了 69.71%。(1)α5敲除硫胺素基因突变株中,正丙醇含量较野生菌α5分别出现了小幅提高。与PDC1组合双敲除时正丙醇生成量较野生菌α5提高了 20%左右;α5分别敲除四个基因突变株异戊醇生成量没有明显变化,与PDC1组合双敲除后异戊醇生成量较α5分别降低22%左右,活性戊醇、苯乙醇也展现出和异戊醇相似的变化。(2)α5敲除CHA1基因突变株,正丙醇生成量没有明显变化。与PDC1组合双敲除突变株正丙醇生成量较亲本菌株α5△PDC1提高了 16.02%,较野生菌α5正丙醇生成量提高了 21.67%。(3)α5敲除AGP1基因突变株对主要高级醇生成量没有产生明显影响。与PDC1组合双敲除突变株正丙醇生成量较亲本菌株α5△PDC1提高了 19.25%,苯乙醇的生成量下降了 13.45%;较野生菌α5正丙醇提高了 24.05%,苯乙醇下降了 29.17%。(4)α5敲除TIR2基因突变株对主要高级醇生成量没有产生明显影响。与PDC1组合双敲除突变株正丙醇生成量较亲本菌株α5△PDC1提高了 13.72%,异戊醇的生成量下降了 7.29%;较野生菌α5正丙醇提高了 19.26%,异戊醇、活性戊醇、苯乙醇分别下降了 20.69%、23%和 20.5%。酿酒酵母高级醇代谢途径中相关基因的研究结果为进一步研究各高级醇生物合成之间的关系提供了更详细的理论依据,为酿酒工业生产奠定理论基础。
【图文】：

硫胺素,乙醇代谢,酿酒酵母,代谢途径

ｏｆ邋ｔｈｉａｍｉｎｅ邋ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ邋ｉｎ邋ｙｅａｓｔ；邋（ｃ）邋Ａ邋ｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｌ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｙｅａｓｔ邋７７／／邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ邋ｓｙｓｔｅｍ［８０】逦．逡逑硫胺素代谢途径及关键基因如图１－６所示。ＮＡＤ＋和甘氨酸在７Ｔ／／４编码的噻唑合逡逑－成酶催化下生成硫胺焦磷酸酯，硫胺焦磷酸盐是所有生命系统中的重要因子，在氨基逡逑酸和碳水化合物代谢的过程中起着至关重要的作用［８２｜。７７／／２０和７７／／２八可能是７Ｔ／／２２）逡逑编码ＨＭＰ和ＨＭＰ－Ｐ激酶，这是硫胺素合成过程中所必需的中间体在没有硫胺的逡逑最小培养基中，７Ｙ／／２０缺失菌株与亲本菌株的生长速度相同，但从ＨＭＰ合成ＨＭＰ－ＰＰ逡逑的能力明显降低。逡逑经过大量实验发现，尸ＤＣ７，邋ＰＤＣ５或三种基因编码的丙酮酸脱羧酶可以将逡逑ｃｘ－酮异戊酸脱羧，再经脱氢生成异丁醇；这五个脱羧酶都能将ａ－酮基－（３－甲基戊酸脱羧逡逑脱氢生成活性戊醇［８４Ｊｉ５１。徐国强［８６１研究了调控硫胺素合成途径对丙酮酸积累的影响。逡逑对酿酒酵母中调节硫胺素合成途径的两个关键基因Ｔ７／／２和７７／／＾进行逡逑敲除

共表达,基因,共代谢,脱羧

也证明了八ＤＣ／和ＰＤＣＵ是编码丙酮酸脱羧＿的结构儕因，，报据＆逡逑ＧＥＮＯＭＥ邋ＤＡＴＥＢＡＳＥ邋（邋ｈＵｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｅａｓｔｇｅｎｏｍｅ．．ｏｉ．ｇ／ｌｏｃｕｓ／Ｓ０００００４０３４／ｇｏ邋）提供的逡逑尸ＤＣ７基因共代谢注释可知，尸ＺＸ７和ＰＤＯ＿基因参与相同己知的代谢途径（如
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS261.11;TQ923

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