高级醇 · 代谢工程文献库

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Coupling aerobic biodegradation of methanol vapors with heterologous protein expression of endochitinase Ech42 from Trichoderma atroviride in Pichia pastoris

作者
Sonia Arriaga, Julia A. Acosta-Munguía, Ana S. Pérez-Martínez, Antonio De León-Rodríguez, Ana P. Barba de la Rosa
单位
Institute for Scientific and Technological Research at San Luis Potosi, Environmental Science Division; Institute for Scientific and Technological Research at San Luis Potosi, Molecular Biology Division
杂志
Bioresource Technology（2010）
DOI
10.1016/j.biortech.2010.06.092
所属领域
代谢工程
关键词
Endochitinase-42MethanolMicrocosmsRecombinant proteinsZimograms
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解决的核心问题

如何将甲醇蒸气的好氧生物降解与重组蛋白异源表达耦合在同一过程中，实现空气污染治理与高价值蛋白同时生产。

研究策略

构建含Trichoderma atroviride来源的ech42基因的pPIC-ech42载体，转化Pichia pastoris GS115，分别获得Mut+和MutS两种表型的重组菌株；通过批次微宇宙实验筛选高效降解甲醇且蛋白表达量高的菌株，并优化初始甲醇浓度。

研究路线图

研究问题：甲醇蒸气降解与重组蛋白表达耦合
策略：构建pPIC-ech42载体转化毕赤酵母GS115
关键改造：获得Mut+与MutS两种表型重组菌株
关键改造：批次微宇宙实验筛选高效菌株并优化甲醇浓度
结果：Mut+菌株甲醇降解速率与野生型相近（39 g/m³h）
结果：0.5%甲醇时蛋白产量最高（Mut+ 317 mg/l，MutS 297 mg/l）
结果：Mut+消耗47.4%甲醇，MutS消耗21.6%，野生型41.2%
结果：SDS-PAGE确认45 kDa目的蛋白，酶谱分析证实活性
结论：成功实现甲醇蒸气降解与重组Ech42生产耦合，具工业应用前景
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核心内容

本研究构建了携带 Trichoderma atroviride 来源的 ech42 基因的重组 Pichia pastoris GS115 菌株，分别获得 Mut+ 和 MutS 两种甲醇利用表型，试图将甲醇蒸气的好氧生物降解与重组内切几丁质酶 Ech42 的异源表达耦合于同一批次过程中。通过微宇宙实验比较不同表型菌株的降解与产酶性能，并优化初始甲醇浓度。结果显示，Mut+ 菌株的甲醇降解速率接近野生型（39 g/m³h），比 MutS 高 15%；在 0.5%（w/v）甲醇条件下，Mut+ 获得最高体积消耗速率 88.7 g/m³h 和蛋白产量 317 mg/l，MutS 为 297 mg/l；Mut+ 消耗了 47.4% 的初始甲醇，显著高于 MutS 的 21.6%。SDS-PAGE 确认了 45 kDa 目的蛋白条带，酶谱分析证实重组几丁质酶具有活性。该策略在批次系统中成功实现了 VOCs 生物处理与重组蛋白同步生产，为易降解污染物的资源化利用提供了可行途径。

创新点

首次在批次实验中实现甲醇蒸气生物降解与重组内切几丁质酶Ech42生产的耦合；系统比较Mut+与MutS表型的甲醇消耗和蛋白表达差异；确定了0.5%(w/v)甲醇为最佳生产条件，蛋白产量达317 mg/l。

研究对象（4）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Pichia pastoris GS115 甲醇代谢/重组蛋白表达 ech42 Endochitinase Ech42 催化 来自Trichoderma atroviride，经pPIC-ech42载体在P. pastoris中异源表达，具有几丁质酶活性。
Pichia pastoris GS115 甲醇代谢调控 AOX1 Alcohol oxidase 1 调控 AOX1启动子驱动ech42基因表达，Mut+表型保留完整AOX1和AOX2基因。
Pichia pastoris GS115 甲醇代谢调控 AOX2 Alcohol oxidase 2 调控 MutS表型仅保留AOX2，甲醇利用速率较慢。
Pichia pastoris GS115 蛋白分泌 α-mating factor signal peptide α-factor signal peptide 转运 用于引导重组Ech42蛋白分泌到培养上清中。

关键发现

  1. Mut+菌株甲醇降解速率与野生型GS115相近（39 g/m³h），比MutS菌株高15%
  2. 在0.5%(w/v)甲醇浓度下，Mut+菌株获得最大体积甲醇消耗速率88.7 g/m³h和最高重组蛋白产量317 mg/l，MutS为297 mg/l
  3. Mut+菌株消耗47.4%的初始甲醇（73 mmol/l），MutS消耗21.6%（34.3 mmol/l），野生型GS115消耗41.2%
  4. 不同甲醇浓度（0.2%、0.8%、1%）下Vmax分别为23.6、35.8、36.1 g/m³h，蛋白产量分别为283、310、297 mg/l
  5. SDS-PAGE显示45 kDa目的蛋白条带，酶谱分析证实重组内切几丁质酶具有活性。

研究结论

在批次系统中成功实现了甲醇蒸气生物降解与重组蛋白Ech42生产的耦合，证明该策略可用于易生物降解VOCs处理并同步生产具有生物技术价值的重组蛋白，具有工业应用前景。

源文件 10.1016%j.biortech.2010.06.092.md · 27845 字符 · 抽取模型 deepseek-v4-flash · 14156 token