李 媛 张爱丽 周 伟 钱子刚

    药物研究

    酿酒酵母基因工程菌的构建及工艺优化研究进展

    李 媛 张爱丽 周 伟 钱子刚

    云南中医学院/中药材优良种苗繁育工程中心，云南 昆明 650500

    酿酒酵母是合成天然产物的重要宿主菌，但在酿酒酵母中构建遗传稳定性好、基因表达可控的代谢途径并获得高产菌株仍然是代谢工程和合成生物学中的难点，笔者系统介绍了目前酿酒酵母工程菌的构建及发酵条件优化的研究进展为其代谢与合成提供一定的参考。

    酿酒酵母；表达系统构建；发酵优化；合成生物学

    酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)为酵母科酵母属，单细胞真核微生物，细胞形态多呈卵形或者球形，直径 5～10μm，以出芽生殖方式进行无性繁殖。其以研究背景清晰、代谢繁殖快、安全无毒、不致病等优点被广泛应用于食品与医疗卫生领域[1]。早在1996年已完成了对酿酒酵母的全基因组测序工作，其基因组包含16条染色体，全长为12068kb[2]。近年来，经国内外学者研究报道，酿酒酵母菌已经成为一种重要的模式生物被广泛的应用于基因工程、蛋白表达及遗传学分析等研究领域[3-4]，并围绕酵母菌开展了酵母基因敲除技术、酵母基因定位技术、酵母功能基因芯片技术、酿酒酵母双杂交技术等[5]。值得注意的是，由于酵母菌是最简单的真核生物，而利用酵母菌表达动植物基因能在相当大的程度上阐明高等真核生物基因表达调控的基本原理以及基因编码产物结构与功能之间的关系，从而起到异源表达或鉴定目的蛋白的作用[6-7]，所以越来越多的学者致力于通过构建酿酒酵母工程菌，建立酵母表达系统，并通过对发酵工艺的优化得到高产菌株，合成细胞工厂以发酵生产植物源天然产物[8]。笔者将着重介绍近年来构建的酿酒酵母基因工程菌在表达系统中的应用及酿酒酵母发酵工艺优化的研究进展。

    1 酿酒酵母表达系统的研究进展

    目前构建酵母工程菌的途径主要有两种：一是在酵母底盘细胞中人工构建目的产物的合成途径，以实现快速大量的生产重要药用有效成分或其中间体；二是基于合成途径分支点的特点，通过抑制或下调目标途径的竞争途径以达到目的产物大量表达的方法。

    1.1 酿酒酵母基因工程菌合成途径的构建 酿酒酵母表达系统拥有转录后加工修饰功能，培养条件简便，生长繁殖迅速，在表达基因工程产品时，可以大规模生产，且成本低廉，特别适合于稳定表达有功能的外源蛋白质，是最理想的重组真核蛋白质生产制备用工具[9]。

    酿酒酵母自身存在甲羟戊酸途径，而该途径的中间代谢物2,3-氧化角鲨烯恰恰为萜类物质提供了关键的前体物质 ......