通过进化工程和CRISPR/Cas9基因编辑技术开发的多种Lignocellulosic抑制剂耐受性菌株

科学领域:

• 生物技术
• 微生物工程
• 合成生物学

背景情况:

• 麦芽是一种工业发酵的关键生物.
• 由于阻性化合物如,酸和素, 细胞生物质存在挑战.
• 提高酵母对这些抑制剂的耐受性对于有效的生物燃料生产至关重要.

研究的目的:

• 开发具有较好的耐受性对细胞抑制剂的Saccharomyces cerevisiae菌株.
• 调查压力抵抗能力增强的机制.
• 提高从纤维素原料中转化乙醇的速度.

主要方法:

• 连续培养Saccharomyces cerevisiae CEN.PK113-7D,使用纤维素抑制剂进行80天.
• 编辑CRISPR/Cas9基因以产生双重突变 (Rad18和Gcn1).
• 应力耐受性,乙醇转化率和潜在的分子机制 (酶活性,代谢物水平) 的分析.

主要成果:

• 一种进化的菌株 (CEN.PK113-AL80-4) 显示滞后期减少了12小时,乙醇转化率增加了17%.
• 一个双突变菌株 (RG) 在压力下表现出显著的乙醇产量 (5.88 ± 0.28 g/L),而原始菌株无法生长.
• 机制包括增加的甲基酶和超氧化物脱酶活性,更高的细胞内糖醇,以及加强的碳代谢和氧化应激反应.

结论:

• 改造的Saccharomyces cerevisiae菌株对纤维素抑制剂具有强大的耐受性.
• Rad18和Gcn1基因在提高压力耐受性和代谢效率方面发挥着至关重要的作用.
• 这项研究为开发优质酵母菌株用于纤维素生物质价值化提供了基础.