改造酿酒酵母转化低聚木糖和乙酸产乙醇
摘译自Scientifc Reports：https://t.cn/A6lGrwWE
木质纤维素生物燃料生产过程需要将生物质分解为可发酵糖，并将糖转化为生物燃料。木质纤维素生物质的成分有：纤维素、半纤维素和木质素。乙酸是半纤维素和木质素的降解过程中必会产生的副产物。但乙酸对酵母代谢有毒，会降低糖发酵效率和生物燃料产量。先前的改造已使得工程菌可利用乙酸盐和木糖产乙醇，作者希望工程菌能同时利用低聚木糖和乙酸盐产乙醇，这将使得二代乙醇的生产更经济。
巴西圣保罗大学Thiago Olitta Basso团队在Scientifc Reports 上发布题为’Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for second generation ethanol production from xylo oligosaccharides and acetate’的文章。作者在先前改造的酿酒酵母菌株SR8A6S3（表达木糖同化酶以及乙酸盐还原的优化途径）中整合表达两种β-木糖苷酶GH43-2和GH43-7，以及来自粗糙脉孢菌的木糊精转运蛋白CDT-2，产生工程化菌株SR8A6S3-CDT-2-GH34-2/7，它们同时利用低聚木糖（ xylo-oligosaccharides ，XOS）、木糖和乙酸盐生产乙醇。
首先在菌株SR8A6S3的基因组中，使用CDT-2表达盒取代SOR1。SOR1是用于木糖醇氧化的酶之一。这一改造导致木糖和乙酸盐的消耗率降低，乙醇产量略提高，副产物木糖醇和甘油的产量减少。说明敲除该基因虽使木糖代谢速率减慢，但可引导碳代谢至乙醇生产中。
然后将GH43-2_GH43-7表达盒整合到GRE3基因座中。GRE3是酿酒酵母菌株表达的一种重要的木糖还原酶，其缺失可减少木糖醇的产成。在培养的前24小时，工程菌的木糖消耗量增加、乙酸盐消耗略有提高、甘油产量增加。在培养的24-72h，木糖、乙酸盐消耗量低于改造前的菌株，甘油产量较低。
接下来，在模拟半纤维素水解物（水解木聚糖的YP培养基与水解木聚糖乙酸盐的YP培养基）中发酵工程菌和亲本菌株，检测了木二糖、木三糖、木糖醇、乙醇、乙酸盐、木糖浓度。通过代谢流计算，工程菌的乙醇产量提高确是由于XOS的消耗。但X2和X3的转运可能导致NADH/NAD+和ATP平衡的变化，从而损害乙酸盐的消耗。一旦单体碳水化合物耗尽，X2和X3的代谢就会减慢，这表明后者需要提供前者的能量需求（例如用于酶生物合成）。
最后在真正富含XOS的半纤维素水解产物、木糖、乙酸盐的YP培养基中培养工程菌。工程菌确能消耗92%的木糖、97%的木二糖、69%的木三糖。亲本菌株也能少量消耗木二糖和木三糖，可能是XOS通过其他二糖转运蛋白被摄取。
（薛惠文 摘译）
摘译自Scientifc Reports：https://t.cn/A6lGrwWE
木质纤维素生物燃料生产过程需要将生物质分解为可发酵糖，并将糖转化为生物燃料。木质纤维素生物质的成分有：纤维素、半纤维素和木质素。乙酸是半纤维素和木质素的降解过程中必会产生的副产物。但乙酸对酵母代谢有毒，会降低糖发酵效率和生物燃料产量。先前的改造已使得工程菌可利用乙酸盐和木糖产乙醇，作者希望工程菌能同时利用低聚木糖和乙酸盐产乙醇，这将使得二代乙醇的生产更经济。
巴西圣保罗大学Thiago Olitta Basso团队在Scientifc Reports 上发布题为’Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for second generation ethanol production from xylo oligosaccharides and acetate’的文章。作者在先前改造的酿酒酵母菌株SR8A6S3（表达木糖同化酶以及乙酸盐还原的优化途径）中整合表达两种β-木糖苷酶GH43-2和GH43-7，以及来自粗糙脉孢菌的木糊精转运蛋白CDT-2，产生工程化菌株SR8A6S3-CDT-2-GH34-2/7，它们同时利用低聚木糖（ xylo-oligosaccharides ，XOS）、木糖和乙酸盐生产乙醇。
首先在菌株SR8A6S3的基因组中，使用CDT-2表达盒取代SOR1。SOR1是用于木糖醇氧化的酶之一。这一改造导致木糖和乙酸盐的消耗率降低，乙醇产量略提高，副产物木糖醇和甘油的产量减少。说明敲除该基因虽使木糖代谢速率减慢，但可引导碳代谢至乙醇生产中。
然后将GH43-2_GH43-7表达盒整合到GRE3基因座中。GRE3是酿酒酵母菌株表达的一种重要的木糖还原酶，其缺失可减少木糖醇的产成。在培养的前24小时，工程菌的木糖消耗量增加、乙酸盐消耗略有提高、甘油产量增加。在培养的24-72h，木糖、乙酸盐消耗量低于改造前的菌株，甘油产量较低。
接下来，在模拟半纤维素水解物（水解木聚糖的YP培养基与水解木聚糖乙酸盐的YP培养基）中发酵工程菌和亲本菌株，检测了木二糖、木三糖、木糖醇、乙醇、乙酸盐、木糖浓度。通过代谢流计算，工程菌的乙醇产量提高确是由于XOS的消耗。但X2和X3的转运可能导致NADH/NAD+和ATP平衡的变化，从而损害乙酸盐的消耗。一旦单体碳水化合物耗尽，X2和X3的代谢就会减慢，这表明后者需要提供前者的能量需求（例如用于酶生物合成）。
最后在真正富含XOS的半纤维素水解产物、木糖、乙酸盐的YP培养基中培养工程菌。工程菌确能消耗92%的木糖、97%的木二糖、69%的木三糖。亲本菌株也能少量消耗木二糖和木三糖，可能是XOS通过其他二糖转运蛋白被摄取。
（薛惠文 摘译）
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