Improving xylitol production through recombinant expression of xylose reductase in the white-rot fungus Phanerochaete sordida YK-624
- 作者
- Sho Hirabayashi, Jianqiao Wang, Hirokazu Kawagishi, Hirofumi Hirai
- 单位
- Graduate School of Agriculture, Shizuoka University; Research Institute of Green Science and Technology, Shizuoka University; Graduate School of Science and Technology, Shizuoka University
- 杂志
- Journal of Bioscience and Bioengineering（2014）
- DOI
- 10.1016/j.jbiosc.2014.11.024
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
酿酒酵母等常用菌株不能有效利用木糖，且白腐真菌木糖醇产量较低，制约了木质纤维素生物炼制中木糖醇和乙醇的联产效率
研究策略
在高效木质素降解白腐真菌P. sordida YK-624中通过同源重组表达系统导入来自P. chrysosporium的木糖还原酶基因xr，强化木糖到木糖醇的转化途径
核心内容
该研究针对常用菌株无法高效利用木糖、白腐真菌木糖醇产量偏低的问题，首次在高效木质素降解白腐真菌P. sordida YK-624中通过同源重组导入来自P. chrysosporium的木糖还原酶基因xr，以强化木糖向木糖醇的转化。实验获得13株共转化菌株，其中X7表现最佳。培养4天时X7的木糖醇产量达1.39 g/L，约为野生型（0.61 g/L）的2.3倍；培养8天时进一步提升至3.61 g/L。X7的木糖消耗率为31.8%，显著高于野生型的11.2%，其木糖还原酶活性最高达9.14 nkat/flask，而野生型为6.54 nkat/flask。RT-PCR证实xr基因在X7中持续表达（第2至8天）。结果表明，重组表达木糖还原酶基因能有效提高该白腐真菌的木糖醇产量，为未来通过分子育种实现该菌株同时从木质纤维素高效生产乙醇和木糖醇奠定了基础，拓展了白腐真菌在生物炼制中的应用潜力。
创新点
首次在白腐真菌P. sordida YK-624中实现异源木糖还原酶基因xr的重组表达，显著提高木糖醇产量，为利用白腐真菌同时生产乙醇和木糖醇奠定基础
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Phanerochaete sordida YK-624 | 木糖代谢途径（木糖→木糖醇） | xr | 木糖还原酶（XR） | 催化 | 重组表达来自Phanerochaete chrysosporium的xr基因，增强木糖还原为木糖醇的能力 |
关键发现
- 获得13株共转化X菌株，其中X7木糖醇产量最高
- 培养4天时X7木糖醇产量达1.39 g/L（野生型仅0.61 g/L），8天时达3.61 g/L
- 木糖消耗率X7为31.8%，野生型仅11.2%
- X7的XR活性最高为9.14 nkat/flask（野生型为6.54 nkat/flask）
- RT-PCR证实xr基因在X7中持续表达（第2-8天）
研究结论
重组表达木糖还原酶基因xr能有效提高白腐真菌P. sordida YK-624的木糖醇产量，未来有望通过分子育种实现该菌株同时从木质纤维素高效生产乙醇和木糖醇