Improving 2-Phenylethanol Production via Ehrlich Pathway Using Genetic Engineered Saccharomyces cerevisiae Strains
- 作者
- Sheng Yin, Hui Zhou, Xiao Xiao, Tiandan Lang, Jingru Liang, Chengtao Wang
- 单位
- School of Food and Chemical Engineering, Beijing Technology and Business University; Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives, Beijing Technology and Business University; Beijing Laboratory for Food Quality and Safety, Beijing Technology and Business University; Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Technology and Business University; College of Food Science and Technology, Hunan Agricultural University
- 杂志
- Current Microbiology（2015）
- DOI
- 10.1007/s00284-015-0785-y
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
在酿酒酵母中通过基因工程提高天然2-苯乙醇的产量，以替代化学合成和植物提取方法，满足市场需求。
研究策略
在酿酒酵母S288c中过表达Ehrlich途径的转氨酶基因ARO8和脱羧酶基因ARO10，构建单表达和共表达重组菌株，通过酶活测定、摇瓶发酵和补料分批发酵评估2-苯乙醇产量。
核心内容
本研究以酿酒酵母S288c为底盘，通过过表达Ehrlich途径中的转氨酶基因ARO8和脱羧酶基因ARO10，构建了单表达及共表达重组菌株，旨在提高天然2-苯乙醇的产量。酶活测定显示，ARO8表达菌株的转氨酶活性提升6倍以上，ARO10表达菌株的脱羧酶活性提高近2倍。摇瓶发酵中，单表达菌株SPO8和SPO10的2-苯乙醇产量分别较野生型提高9.3%和16.3%，共表达菌株SPO810达到1.10 g/L。在补料分批发酵60小时时，SPO810产量进一步增至2.61 g/L，较野生型高出36.8%。结果表明，增强脱羧反应（ARO10）对2-苯乙醇合成的促进作用优于转氨反应（ARO8），而两者共表达可协同提升产量。该研究证实了通过强化Ehrlich途径关键酶表达实现2-苯乙醇高效生物合成的可行性，为替代化学合成与植物提取工艺提供了代谢工程新策略。
创新点
首次在酿酒酵母中共表达ARO8和ARO10显著提高2-苯乙醇产量；发现增强脱羧反应（ARO10）比转氨反应（ARO8）对2-苯乙醇合成的促进作用更明显。
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae S288c | Ehrlich pathway | ARO8 | Aro8p | 催化 | 编码芳香族氨基转移酶，催化L-苯丙氨酸经转氨生成苯丙酮酸。 |
| Saccharomyces cerevisiae S288c | Ehrlich pathway | ARO10 | Aro10p | 催化 | 编码苯丙酮酸脱羧酶，催化苯丙酮酸脱羧生成苯乙醛。 |
关键发现
- 重组菌株SPO8和SPO10的2-苯乙醇产量分别比野生型提高9.3%和16.3%
- 共表达菌株SPO810在摇瓶发酵中产量达1.10 g/L，在补料分批发酵60 h时产量达2.61 g/L，比野生型高36.8%。酶活测定显示，ARO8表达菌株的转氨酶活性提高6倍以上，ARO10表达菌株的脱羧酶活性提高近2倍。
研究结论
通过增强Ehrlich途径中关键酶（Aro8p和Aro10p）的表达，可显著提高酿酒酵母的2-苯乙醇产量，为天然2-苯乙醇的生物合成提供了新思路。