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酿酒酵母细胞表面展示技术在燃料乙醇生产中的应用及研究进展

2012-02-10杨非曹萌金怡杨秀山田沈

生物工程学报 2012年8期

杨非,曹萌,金怡,杨秀山,田沈

首都师范大学生命科学学院,北京 100048

随着化石能源的日益枯竭,可再生清洁能源生物乙醇的开发和利用受到了人们的广泛关注。燃料乙醇可以从蔗糖、淀粉和纤维素生物质中获得,给料的类型决定了发酵过程的复杂程度,方法技术也从简单的转化糖发酵发展到利用多种策略来转化木质纤维素生产乙醇[1]。在本领域的诸多最新研究趋势中,开发具有同步糖化发酵能力的优良酵母菌株是减少乙醇生产成本的关键因素。近年来,随着生物乙醇的生产由第一代向第二代成功过渡,大量的研究集中在利用酵母细胞表面展示技术来开发能够转化多种生物质的生物乙醇生产菌株[2-3]。

酵母细胞表面展示技术是一种真核蛋白表达系统。其基本原理是将外源靶蛋白基因与特定的载体基因序列融合后导入酵母细胞,融合蛋白诱导表达后,信号肽引导融合蛋白向细胞外分泌,外源蛋白的展示主要是借助于 GPI锚的作用,GPI锚定蛋白的C端包含疏水多肽,当细胞蛋白被合成,前体蛋白通过羧基末端的疏水序列锚定在内质网膜上,其余蛋白则位于内质网腔中。在极短的时间内,疏水序列在转酰氨基酶的作用下ω位点裂开同时被GPI锚置换,并被运输到高尔基体再通过分泌途径分泌至细胞膜外。在蛋白水解酶作用下,分泌信号序列被切除,细胞蛋白被磷脂酰肌醇特异性磷脂酶 C从细胞膜上释放并以 GPI锚定形式与葡聚糖共价相连被转运至细胞壁外。……

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