近日,中国科学院天津工业生物技术研究所研究员吴信带领的营养资源合成生物学研究团队,在低值-碳原料生物合成菌体蛋白中取得新进展。该研究以野生型X-33毕赤酵母菌株为出发菌株,利用适应性实验室进化获得了一株甲醇利用率高、耐高温的巴斯德毕赤酵母菌株HTX-33。转录组学和表型分析显示进化菌株HTX-33的同化途径和异化途径的通量均减少,酵母细胞达到新的代谢平衡,实现代谢途径中碳损的减少。进一步的研究发现,有效的细胞壁重塑是保护巴斯德毕赤酵母细胞在进化过程中免受高温胁迫的必要条件。代谢工程通过强化氮代谢途径关键基因和削弱细胞壁合成来提高进化菌株HTX-33的蛋白质含量,最终在33°C条件下的中试规模补料分批培养中,实现了以甲醇为唯一碳源高水平生产SCP,即改造菌株在33°C的中试流加培养条件下,最大生物量达到63.37 g DCW/L,甲醇转化率为0.43 g DCW/g,蛋白质含量为50.6%,氨基酸含量为41.78%。与大豆、鱼类、肉类、全脂牛奶等传统食品相比,从巴斯德毕赤酵母中获得的SCP含有更高的蛋白质含量。
该研究阐明了巴斯德毕赤酵母高效利用甲醇、耐高温和高蛋白质合成的机理,为以甲醇为唯一碳源提供了一个经济的巴斯德毕赤酵母细胞工厂生产SCP。该技术已在企业实现了万吨级工业化示范。
相关研究成果发表在《微生物细胞工厂》(Microbial Cell Factories)上。研究工作得到国家重点研发计划、天津市合成生物技术创新能力提升行动和中国博士后科学基金的支持。
论文链接
2023年10月16日
来源:天津工业生物技术研究所