山東大學鮑曉明課題組:改善囊泡運輸提高釀酒酵母纖維素酶胞外展示...

2020-11-22 中國生物技術信息網

山東大學鮑曉明課題組：改善囊泡運輸提高釀酒酵母纖維素酶胞外展示的活性

來源：上海   發布者：左麗媛   日期：2017-03-09   今日/總瀏覽：2/1194

釀酒酵母已被廣泛用作重組蛋白合成的微生物細胞工廠。作為傳統的乙醇生產者，釀酒酵母胞外分泌或表面展示纖維素酶是纖維素乙醇生產中整合生物過程（CBP）最常用策略。然而，酵母胞外分泌途徑的低效率通常導致低產量的異源蛋白，這極大限制了纖維素酶分泌和胞外展示。山東大學鮑曉明課題組在這方面作了相關研究，結果發表在《Biotechnology for Biofuels》雜誌。

囊泡運輸分為四個步驟：囊破出芽、遞送、束縛和融合。這些步驟受到Rabs、coats（外衣）、tethering factors（束縛因子）、SNARE（可溶性N-乙基馬來醯亞胺敏感因子附著受體蛋白）和多種調節因子的嚴格調控；其中，Rabs是一種普遍存在的單體，和Ras類似的GTP酶，作為分子開關。這些蛋白質在GTP-和GDP-結合狀態之間循環，這一過程由鳥嘌呤核苷酸交換因子介導。捲曲螺旋蛋白和多亞基複合物的醚化因子和囊泡靶特異性相關。由v-SNARE（囊泡膜SNARE）或t-SNARE（靶膜SNARE）組裝的SNARE複合體負責膜融合。

囊泡運輸從內質網（ER）到高爾基體和從高爾基體到質膜，在這項研究中，涉及囊泡萌芽、束縛和融合的相關元件，都在具有內切葡聚糖酶活性的熱纖梭菌和具有分泌或展示β-葡萄糖苷酶的釀酒酵母細胞中過表達。目標組件（包括Sec12p、Sec13p、Erv25p和Bos1p）從ER運輸到高爾基小體，增強了內切葡聚糖酶的胞外活性；但只有Sec13p的過表達可增加β-葡萄糖苷酶的分泌。和內切葡聚糖酶分泌相比，Sso1p、snc2p、Exo70p、Ypt32p和Sec4p（參與了高爾基體組分的表達和質膜囊泡運輸）能增加β-葡萄糖苷酶的分泌及胞外活性。這些結果表明，各種纖維素酶在蛋白質轉運中有不同的限制，並且工程囊泡運輸具有蛋白質特異性效應。此外，鮑曉明課題組還發現囊泡運輸的組件，特別是從ER到高爾基體，也能提高內切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的胞外效率。進一步分析表明，a—凝集素的顯示效率通過工程囊泡運輸而增加，且趨勢與展現的內切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶一致。

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