Various Oils and Detergents Enhance the Microbial Production of Farnesol and Related Prenyl Alcohols
- 作者
- Masayoshi Muramatsu, Chikara Ohto, Shusei Obata, Eiji Sakuradani, Sakayu Shimizu
- 单位
- Bio Research Laboratory, Toyota Motor Corporation; Division of Applied Life Sciences, Graduate School of Agriculture, Kyoto University
- 杂志
- Journal of Bioscience and Bioengineering（2008）
- DOI
- 10.1263/jbb.106.263
- 所属领域
- 代谢工程 / 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
微生物法尼醇产量低，且法尼醇对细胞有毒，需要有效促进胞外分泌的方法
研究策略
筛选多种添加剂，发现油脂和去污剂能显著促进法尼醇向培养基中释放；结合高浓度葡萄糖和多菌株验证，优化发酵条件
核心内容
该研究系统考察了多种油脂及去污剂对微生物法尼醇和异戊二烯醇胞外分泌的促进作用。作者以酿酒酵母ATCC 64031为出发菌株，筛选发现添加Tergitol等去污剂或食用豆油可显著提高法尼醇向培养基中的释放量，其中1%豆油使产量提升4倍，而将葡萄糖浓度从1%提高至5%可使产量再增约5倍。在10 L发酵罐中，结合6%葡萄糖与1%豆油，85.5小时总法尼醇达28 mg/L，且97%存在于胞外。进一步对324种微生物进行筛选，发现74种可微量产醇，其中添加豆油后，Debaryomyces vanrijiae JCM 2169的法尼醇产量从88 mg/L跃升至877 mg/L，Candida glabrata IFO 0005的法尼醇和香叶基香叶醇分别达896和961 mg/L，较对照提高约100倍。该研究表明油脂与去污剂可有效解除产物毒性和反馈抑制，为疏水性萜类化合物的微生物大规模生产提供了一种简便高效的通用策略。
创新点
首次系统证明豆油等食用油脂和去污剂可大幅提高多种微生物产法尼醇及异戊二烯醇，胞外产量提升约100倍；建立10L罐规模发酵工艺
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae ATCC 64031 | 甲羟戊酸途径 (mevalonate pathway) | — | squalene synthase (鲨烯合酶) | 催化 | squalene synthase缺失突变体，导致FPP积累并生成法尼醇 |
| Saccharomyces cerevisiae ATCC 64031 | 法尼醇合成 | — | 非特异性磷酸酶 | 催化 | 推测FPP被非特异性磷酸酶水解为FOH，如potato acid phosphatase可高效水解 |
| Debaryomyces vanrijiae JCM 2169 / Hanseniaspora valbynensis IFO 0115 / Candida glabrata IFO 0005 | 类异戊二烯合成 | — | 非特异性磷酸酶（推测） | 催化 | 添加豆油大幅促进胞外分泌，产量显著提升 |
关键发现
- Tergitol浓度增加使胞外FOH显著增加
- 1%豆油使FOH产量提高4倍
- 5%葡萄糖比1%时产量高约5倍
- 10L罐中添加1%豆油和6%葡萄糖，总FOH达28mg/L（85.5h），其中胞外占97%
- 筛选324种微生物，74种产微量prenyl alcohols（<0.1mg/L）
- 添加豆油后，Debaryomyces vanrijiae JCM 2169的FOH从88mg/L增至877mg/L（胞外809.8+胞内67.2），Hanseniaspora valbynensis IFO 0115的GGOH从103.5增至570.2mg/L（493.6+76.6），Candida glabrata IFO 0005的FOH从40.2增至896.4mg/L（861.5+34.9），GGOH从33.7增至960.7mg/L（909.0+51.7）
研究结论
添加油脂（尤其是豆油）和去污剂可有效促进法尼醇等异戊二烯醇的胞外分泌，解除产物毒性和反馈调控，使产量提高约100倍，为微生物大规模生产疏水性萜类化合物提供了简便有效的方法。