[发明专利]一种调节光滑球拟酵母抵御低pH胁迫的方法

说明书

本发明公开了一种调节光滑球拟酵母抵御低pH胁迫的方法，属于生物工程技术领域。本发明通过缺失或过量表达本源转录因子的编码基因CgRDS2来调节光滑球拟酵母抵御低pH胁迫的能力。结果表明，光滑球拟酵母缺失CgRDS2基因后，与出发菌株相比，在低pH胁迫条件下细胞浓度可降低32.6％，细胞存活率下降56.9％，胞内ATP含量降低33.5％，细胞膜通透性降低23.6％；过表达CgRDS2基因后，与出发菌株相比，菌株在低pH胁迫条件下，细胞浓度没有显著变化，细胞存活率提高17.6％，胞内ATP含量提高41.5％，细胞膜通透性增加18.8％。

技术领域

本发明涉及一种调节光滑球拟酵母抵御低pH胁迫的方法，属于生物工程技术领域。

背景技术

光滑球拟酵母作为生产丙酮酸的唯一工业微生物，也用于生产其他有机酸，苹果酸、富马酸、α-酮戊二酸等。在发酵生产有机酸的过程中，随着胞外有机酸的积累会造成培养基pH的下降，严重抑制细胞生长，同时降低有机酸的产量。因此，有效解决低pH胁迫是光滑球拟酵母发酵生产有机酸过程中一个亟待解决的问题。目前解决低pH胁迫的方法主要是向发酵培养基中添加NaOH、CaCO₃等碱性物质，但是这类物质的添加又会使得发酵体系的渗透压不断升高，形成渗透压胁迫，同样导致细胞生长和生产能力下降。

目前，已经有研究表明，光滑球拟酵母中转录因子CgCrz1通过调节细胞膜脂质合成与代谢途经来抵御酸胁迫环境；酿酒酵母中，转录因子Smp1通过参与HOG信号传导路径来响应渗透压胁迫；转录因子Mga2通过调节脂质代谢基因使得脂质组分发生变化以抵御氧胁迫环境；转录因子Cip1通过下调细胞周期蛋白依赖性激酶Cdk1使得细胞周期停滞来应对高渗胁迫；转录因子Gcn4通过下调核糖体蛋白合成基因，使得蛋白质合成能力受损，进而抑制翻译来延长酵母寿命。从中可以看出，菌株在抵御不同的胁迫时，所涉及的转录因子，以及该转录因子调控的代谢途径或路径是不同的。因此，菌株抵御不同的环境胁迫的机制是不同的，不同的环境胁迫下细胞的调控之间并不存在必然的联系。

发明人实验室前期通过文献调研，挖掘了大量可能参与胁迫响应的转录因子，发现在胁迫条件下，与出发菌株相比，缺失一些转录因子的光滑球拟酵母的生长情况并没有发生显著变化。同时由于目前关于转录因子在光滑球拟酵母中的研究非常有限，其调控微生物抵御外界环境胁迫的具体机制并不十分清楚，当缺失或过表达转录因子后，有可能会影响细胞的完整性而使其在正常条件下的生长受到影响。因此，寻找一种可以调节光滑球拟酵母抵御低pH胁迫的转录因子，并且其缺失或过表达对细胞的正常生长没有影响，对于提高光滑球拟酵母发酵生产有机酸的性能具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过缺失转录因子的编码基因CgRDS2，使得光滑球拟酵母的抗低pH胁迫能力降低；通过过量表达转录因子的编码基因CgRDS2，使得光滑球拟酵母在低pH胁迫条件下的生存能力提高；同时，正常条件下，敲除或过表达CgRDS2并不影响菌株的生长，为提高光滑球拟酵母发酵生产有机酸的性能提供潜在策略。

本发明的第一个目的是提供一种调节光滑球拟酵母抵御低pH胁迫的方法，所述方法是缺失CgRDS2基因以降低菌株低pH胁迫抗性，或者过表达CgRDS2基因以增强菌株的低pH胁迫抗性。

在一种实施方式中，所述方法通过过量表达本源转录因子的编码基因CgRDS2增强光滑球拟酵母抵抗渗透压胁迫的能力。

在一种实施方式中，本发明通过缺失光滑球拟酵母CgRDS2基因，使菌株在渗透压胁迫条件下的生物量和细胞活性下降，从而降低菌株的生长能力。

在一种实施方式中，所述CgRDS2基因含有gene ID:2891470的核苷酸序列。

在一种实施方式中，所述菌株是Candida glabrata HTUΔ，基因型为his3Δtrp1Δura3Δ。