高级醇 · 代谢工程文献库

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Downregulation of EHT1 and EEB1 in Saccharomyces cerevisiae Alters the Ester Profile of Wine during Fermentation

作者
Xue Yang, Xuenan Zhang, Xi He, Canzhen Liu, Xinjie Zhao, Ning Han
单位
Shandong Provincial Key Laboratory of Microbial Engineering, School of Biologic Engineering, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250300, P.R. China; State Key Laboratory of Biobased Material and Green Papermaking, Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250300, PR. China
杂志
Journal of Microbiology and Biotechnology（2022）
DOI
10.4014/jmb.2201.01008
所属领域
发酵工程
关键词
EEB1EHT1Fermentation estersdecrease of gene expression leveldiploid wine yeast EC1118
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解决的核心问题

如何在不显著影响发酵性能的前提下，通过部分下调EHT1和EEB1来调节葡萄酒的酯类香气谱。

研究策略

利用Cre-loxP系统在工业二倍体葡萄酒酵母EC1118中敲除EHT1和/或EEB1的一个等位基因，构建单/双突变体；通过模拟葡萄汁发酵、GC-MS分析酯类与高级醇含量，并结合qPCR检测相关基因表达水平。

研究路线图

100%
问题：调节葡萄酒酯类香气谱
策略：Cre-loxP单等位基因敲除
改造：构建单/双等位基因突变体
结果：EHT1↓59-66% EEB1↓51-58%
结果：乙酯↓至63-71% 乙酸酯↑123-124%
结论：EEB1下调主导酯谱调控
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核心内容

本研究以工业二倍体葡萄酒酵母EC1118为对象，利用Cre-loxP系统对酯合成相关基因EHT1和EEB1进行单等位基因敲除，构建了单突变体及双突变体，以在不显著影响发酵性能的前提下精细调节葡萄酒的酯类香气谱。通过模拟葡萄汁发酵、GC-MS分析酯类与高级醇含量，并结合qPCR检测基因表达，发现单等位基因敲除使EHT1表达下降59%（Δeht1）和66%（Δeht1Δeeb1），EEB1下降51%（Δeeb1）和58%（Δeht1Δeeb1）。发酵后总乙酯含量由野生型的64.64 mg/L降至Δeht1的46.04 mg/L、Δeeb1的41.10 mg/L和双突变体的41.03 mg/L，乙基己酸酯在Δeeb1中降低52%至2.48 mg/L。同时，Δeeb1和双突变体的乙酸酯总量分别提高至123%和124%，高级醇总量提高至118%和116%，与ATF2表达上调一致。结果表明，敲除一个等位基因即可有效降低乙酯产量，且EEB1下调对酯谱的调控作用大于EHT1，提示调控EEB1表达是调节葡萄酒香气的可行策略。

创新点

首次在工业二倍体葡萄酒酵母中通过单等位基因敲除实现EHT1/EEB1的部分下调，避免了完全敲除的剧烈影响，可更精细地调控葡萄酒酯谱；发现EEB1下调与ATF2表达上调及乙酸酯和高级醇产量增加相关。

研究对象（4）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Saccharomyces cerevisiae EC1118 中链脂肪酸乙酯生物合成 EHT1 Eht1p 催化 乙醇己酰转移酶，同时具有乙酯合成和水解活性；单等位基因敲除后表达量下降约59-66%。
Saccharomyces cerevisiae EC1118 中链脂肪酸乙酯生物合成 EEB1 Eeb1p 催化 乙酯生物合成酶1，主导中链脂肪酸乙酯合成；单等位基因敲除后表达量下降约51-58%，对酯谱影响大于EHT1。
Saccharomyces cerevisiae EC1118 乙酸酯生物合成 ATF1 Atf1p 催化 醇乙酰转移酶，负责乙酸酯合成；在各菌株中表达水平无显著差异。
Saccharomyces cerevisiae EC1118 乙酸酯生物合成 ATF2 Atf2p 催化 醇乙酰转移酶，在EEB1下调菌株中表达显著上调，与乙酸酯含量增加一致。

关键发现

  1. 在工业二倍体葡萄酒酵母EC1118中，单等位基因敲除使EHT1表达水平下降59%（Δeht1）和66%（Δeht1Δeeb1），EEB1下降51%（Δeeb1）和58%（Δeht1Δeeb1）
  2. 发酵后总乙酯含量由野生型的64.64 mg/L降至Δeht1的46.04 mg/L（71%）、Δeeb1的41.10 mg/L（64%）和双突变的41.03 mg/L（63%）
  3. 乙基己酸酯在Δeeb1中降低52%至2.48 mg/L
  4. 乙酸酯总量在Δeeb1和双突变体中分别提高至123%和124%，与ATF2表达上调一致
  5. 高级醇总量在Δeeb1和双突变体中分别提高至118%和116%。

研究结论

敲除一个等位基因足以降低乙酯产量，且EEB1下调比EHT1对乙酯、乙酸酯和高级醇产量影响更大；调控EEB1表达可能是一种有效调节葡萄酒香气的方法。