[发明专利]一种提高酿酒酵母细胞膜脂肪酸C20:0和/或C22:0含量的方法

说明书

本发明公开了一种增强酿酒酵母抗高渗胁迫能力的方法，属于生物工程技术领域。利用质粒pY13过表达基因ELO2，构建过表达菌株BY4741/pY13‑ELO2，使得菌株抗高渗胁迫能力增强，具体表现为胁迫条件下，过表达菌株生物量提高29％，存活率提高22.1％；正常条件下，细胞膜上C20:0,C22:0和C24:0的脂肪酸含量分别提高了52.3％、94.1％和14.4％。上述结果表明过表达基因ELO2可以提高酵母菌株在高渗胁迫条件下的生存能力。

技术领域

本发明涉及一种增强酿酒酵母抗高渗胁迫能力的方法，属于生物工程技术领域。

背景技术

在工业发酵过程中，微生物菌体溶度和生长速率会受到各种胁迫(如高渗、高糖、温度和pH等)的影响。高渗胁迫是一种主要的环境胁迫，细胞水分流失，导致细胞内离子和代谢产物浓度升高，并最终降低细胞活性。高渗胁迫是由高浓度的糖或盐引起的，例如氯化钠 (NaCl)。高盐胁迫是高渗胁迫的特例，对细胞的作用与高浓度糖类相似。

目前国内外主要通过外源添加辅助底物、诱变育种、基因工程、适应性进化等策略提高菌株的高渗胁迫抗性。但是这些方法都有明显的缺点，比如，添加辅助底物会增加成本和增加其他胁迫等；诱变育种具有不确定性，且得到菌株有一定机率丢失耐受能力；而适应性进化周期较长，往往需要几个月的时间。而基因工程时间短，操作简单，成本也不高，但是提高胁迫能力的遗传靶点不易得到(参考文献：Sandoval,N.R.and E.T.Papoutsakis,Engineering membrane and cell-wall programs for tolerance to toxic chemicals:Beyond solo genes.Curr Opin Microbiol,2016.33:p.56-66.)。

细胞膜是一道天然屏障，将细胞内物质与外界环境分开，从而维持细胞内稳态。而工业发酵中的很多胁迫是通过损伤细胞膜来降低菌体的生长，因此改变细胞膜成分来抵御环境胁迫是一个潜在的策略。例如，在酿酒酵母中过表达脂肪酸去饱和酶Ole1，饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸增加，从而增强了对氧化、高渗等胁迫的耐受性(参考文献：Nasution,O.,et al., Overexpression of OLE1 enhances stress tolerance and constitutivelyactivates the MAPK HOG pathway in Saccharomyces cerevisiae.Biotechnol Bioeng,2017.114(3):p.620-631.)；在大肠杆菌中异源表达来自绿脓杆菌反式不饱和脂肪酸酶(Cti)，反式不饱和脂肪酸生成并融入细胞膜，细胞膜流动性降低，提高了对一些有机酸、醇类、芳香族化合物，以及有些环境胁迫的耐受性(参考文献：Tan,Z.,et al.,Membraneengineering via trans unsaturated fatty acids production improves Escherichiacoli robustness and production of biorenewables.Metab Eng,2016.35:p. 105-113.)；过表达乙酰辅酶羧化酶Acc1突变体，酿酒酵母脂肪酸平均长度增加，提高了对辛酸的耐受性(参考文献：Besada-Lombana,P.B.,et al.,Engineering Saccharomycescerevisiae fatty acid composition for increased tolerance to octanoicacid.Biotechnol Bioeng,2017.114(7):p. 1531-1538.)。因此，通过调节微生物体内细胞膜组分的合成来调节微生物抵御外界环境胁迫的能力已经成为一种有效的策略。然而，目前仍未出现酿酒酵母提高高渗胁迫抗性的有效方法。

发明内容

技术问题：本发明要解决的是酿酒酵母高渗胁迫抗性低的问题，使得酿酒酵母菌株在 NaCl胁迫条件下生存能力有所提高。