近日,中国科学院大连化学物理研究所团队,在构建高效细胞工厂方面取得进展。研究团队以酿酒酵母为宿主,通过寿命改造,提高了细胞在发酵过程的活力,并结合代谢工程改造,提升了香紫苏醇的合成效率。
香紫苏醇来源于香紫苏的二萜醇类化合物,是合成香料降龙涎醚的主要原料。研究团队前期通过全局调控中心代谢途径,将香紫苏醇产量提升至11g/L。然而,在长期的补料分批发酵过程中,细胞老化和有毒代谢物积累所引起的代谢应激反应,限制了细胞的生产性能。因此,提高酵母的寿命,有望提升细胞生物合成能力。
团队以高产香紫苏醇的底盘菌株为基础,从营养感知、线粒体自噬、蛋白质稳定性和基因组稳定性四个方面,改造了其细胞寿命。结果表明,在弱化营养感知的同时增强线粒体自噬,并结合代谢途径优化,可使香紫苏醇产量提升至25.9g/L。组学分析显示,该策略通过延长细胞寿命和调控代谢基因的表达,增强了中心代谢通量和细胞鲁棒性,提升了细胞在生长后期的产物合成效率。
该寿命改造策略同样有利于倍半萜和酚酸类化合物的生物合成,这表明该策略具有一定的普适性,为构建高效细胞工厂提供了新策略和理论指导。
相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等的支持。
研究人员发展寿命改造策略构建高效酵母细胞工厂
