Die Bildung höherer Alkohole bei Aminosäuremangelmutanten von Saccharomyces cerevisiae: II. Der Einfluß von Threonin, Isoleucin, Valin und Leucin
- 作者
- D. Vollbrecht
- 单位
- Institut für Mikrobiologie und Weinforschung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
- 杂志
- Archiv für Mikrobiologie（1974）
- DOI
- 10.1007/BF00403054
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
研究氨基酸营养缺陷型酵母突变株中苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和亮氨酸的摄取及其向高级醇转化的相互影响
研究策略
利用具有ade2、hom2、thr4、ilv2、leu1遗传标记的Saccharomyces cerevisiae突变株，通过改变四种氨基酸的浓度及总氨基酸浓度进行发酵，测定细胞摄取量、高级醇产量和细胞干重等参数
核心内容
该研究利用携带ade2、hom2、thr4、ilv2、leu1遗传标记的酿酒酵母突变株，系统考察了苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和亮氨酸在摄取及向高级醇转化过程中的相互影响。通过改变四种氨基酸的浓度及总氨基酸浓度进行发酵，测定了细胞摄取量、高级醇产量和细胞干重等参数。结果显示，异亮氨酸和亮氨酸最多约90%被转化为2-和3-甲基丁醇，缬氨酸最多24%转化为异丁醇，苏氨酸最多20%转化为正丙醇；在低总氨基酸浓度的CRM1培养基中，四种氨基酸摄取率均接近100%，但随着总氨基酸浓度升高，摄取率显著下降（如苏氨酸在CM6中仅45%）。细胞产量随氨基酸浓度增加而上升，其中缬氨酸和亮氨酸比苏氨酸和异亮氨酸更促进生长。实验还发现，一种氨基酸浓度升高会抑制其他氨基酸的摄取，降解过程同样存在竞争，表明四种氨基酸的降解由非特异性酶催化，而苏氨酸在摄取方面具有特殊地位。这些结果阐明了氨基酸营养缺陷型酵母中底物竞争与代谢流向分配的规律，为利用氨基酸降解途径生产高级醇提供了理论依据。
创新点
阐明了四种氨基酸在摄取和降解为高级醇过程中的竞争关系；证明苏氨酸在摄取中具有特殊地位；支持了非特异性酶催化降解的假说
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae 菌株 a1327A/78-4 | 氨基酸（苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸）向高级醇的降解 | — | 氨基酸透性酶（unspecific permease system） | 转运 | 介导四种氨基酸的摄取，存在竞争性抑制 |
| Saccharomyces cerevisiae 菌株 a1327A/78-4 | 氨基酸向高级醇的降解 | — | 非特异性降解酶系（转氨酶、脱羧酶、醇脱氢酶） | 催化 | 催化苏氨酸→正丙醇、异亮氨酸→2-甲基丁醇、缬氨酸→异丁醇、亮氨酸→3-甲基丁醇 |
关键发现
- 异亮氨酸和亮氨酸最多90%被转化为2-和3-甲基丁醇，缬氨酸最多24%转化为异丁醇，苏氨酸最多20%转化为正丙醇
- 在CRM1中，苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸的摄取率分别为99%、98%、97%、100%，随着总氨基酸浓度增加，摄取率下降（如苏氨酸在CM6中仅45%）
- 细胞产量随氨基酸浓度增加而增加，其中缬氨酸和亮氨酸比苏氨酸和异亮氨酸更促进生长
- 氨基酸摄取存在竞争，一种氨基酸浓度升高会抑制其他氨基酸的摄取
- 降解亦存在竞争，非特异性酶同时催化四种氨基酸的降解
研究结论
四种氨基酸在摄取和降解过程中存在竞争，降解由非特异性酶催化，苏氨酸在摄取方面具有特殊地位