Sm-like protein enhanced tolerance of recombinant Saccharomyces cerevisiae to inhibitors in hemicellulosic hydrolysate
- 作者
- Lan Gao, Liming Xia
- 单位
- Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of Ministry of Education, Department of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
- 杂志
- Bioresource Technology（2012）
- DOI
- 10.1016/j.biortech.2012.08.104
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
提高重组酿酒酵母对半纤维素水解液中抑制物（乙酸、糠醛、硫酸根离子）的耐受性，以改善木糖发酵生产乙醇的效率。
研究策略
从工业酿酒酵母ZU-E8中克隆RNA结合蛋白基因Ism6，构建pRS426-PpcK-Ism6表达载体并转化ZU-E8，筛选获得过表达Ism6的重组菌株ZU-910，通过含抑制物的培养基和玉米秸秆半纤维素水解液发酵评价其耐受性和发酵性能。
核心内容
该研究从工业酿酒酵母ZU-E8中克隆了Sm-like蛋白编码基因Ism6，构建过表达载体并转化宿主，获得重组菌株ZU-910，旨在提高其对半纤维素水解液中乙酸、糠醛和硫酸根离子等抑制物的耐受性，改善木糖发酵产乙醇效率。在含2 g/L乙酸的培养基中，ZU-910发酵72小时木糖利用率达93.4%，乙醇产量29.1 g/L，分别为对照菌株ZU-E8的2.6倍和1.5倍。在玉米秸秆半纤维素水解液中，ZU-910在96小时木糖利用率达90.2%，乙醇产量27 g/L，较ZU-E8分别提高50%和40%。此外，ZU-910在0.2 g/L糠醛存在下仍保持58.1%的木糖利用率，在6 g/L硫酸根离子条件下木糖利用率达87.5%，乙醇产量25.3 g/L，分别是ZU-E8的8倍和8.4倍。结果表明，过表达Ism6能显著增强工业重组酿酒酵母对多种抑制物的综合耐受性，有效提升木质纤维素水解液中的木糖发酵性能，具备良好的工业应用前景。
创新点
首次报道Sm-like蛋白Lsm6增强工业重组酿酒酵母在半纤维素水解液中的耐受性；使用工业菌株作为宿主过表达Ism6基因，以提高对多种抑制物的抗性。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae ZU-E8 | 木糖代谢 | Ism6 (LSM6) | Lsm6 (Sm-like protein) | 调控 | RNA结合蛋白，参与多效胁迫响应，过表达该基因可提高菌株对抑制物的耐受性。 |
| Saccharomyces cerevisiae ZU-910 | 木糖代谢 | XYL1, XYL2, XKS1 | 木糖还原酶(XR), 木糖醇脱氢酶(XDH), 木酮糖激酶(XK) | 催化 | ZU-E8已整合Pichia stipitis的XYL1和XYL2并过表达内源XKS1，ZU-910为在此基础上过表达Ism6的重组菌株。 |
关键发现
- 在含2 g/L乙酸条件下，重组菌ZU-910发酵72 h木糖利用率达93.4%，乙醇产量29.1 g/L，分别是ZU-E8的2.6倍和1.5倍
- 96 h发酵中，ZU-910利用90.2%木糖，乙醇产量26.9 g/L，比ZU-E8高8.5倍和10倍。在玉米秸秆半纤维素水解液中，ZU-910在96 h木糖利用率90.2%，乙醇产量27 g/L，比ZU-E8分别高50%和40%。此外，ZU-910在0.2 g/L糠醛下仍保持58.1%木糖利用率和0.36的乙醇产率
- 在6 g/L硫酸根离子下木糖利用率87.5%，乙醇产量25.3 g/L，分别是ZU-E8的8倍和8.4倍。
研究结论
过表达Ism6基因显著增强了工业重组酿酒酵母对半纤维素水解液中多种抑制物的耐受性，提高了木糖发酵产乙醇能力，具有重要的工业应用前景。