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酵母在发酵工程中的应用

时间:2015-8-7阅读:777
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酵母作为模式生物的作用不仅是在生物信息学方面的作用,酵母也为高等真核生物提供了一个可以检测的实验系统。例如,可利用异源基因与酵母基因的功能互补以确证基因的功能。据Bassett的不*统计,到1996年7月15日,至少已发现了71对人类与酵母的互补基因,这些酵母基因可分为六个类型:

(1)20个基因与生物代谢包括生物大分子的合成、呼吸链能量代谢以及药物代谢等有关;

(2)16个基因与基因表达调控相关,包括转录、转录后加工、翻译、翻译后加工和蛋白质运输等;

(3)1个基因是编码膜运输蛋白的;

(4)7个基因与DNA合成、修复有关;

(5)7个基因与信号转导有关;

(6)17个基因与细胞周期有关。现在,人们发现有越来越多的人类基因可以补偿酵母的突变基因,因而人类与酵母的互补基因的数量已远远超过过去的统计。


酵母在发酵工程中的应用

细胞真核生物的酵母菌具有比较完备的基因表达调控机制和对表达产物的加工修饰能力。酿酒酵母(Saccharomyces.Cerevisiae)在分子遗传学方面被人们的认识zui早,也是zui先作为外源基因表达的酵母宿主。1981年酿酒酵母表达了*个外源基因----干扰素基因,随后又有一系列外源基因在该系统得到表达干扰素和胰岛素虽然已经利用酿酒酵母大量生产并被广泛应用,当利用酿酒酵母制备时,实验室的结果很令人鼓舞,但由实验室扩展到工业规模时,其产量迅速下降。原因是培养基中维特质粒高拷贝数的选择压力消失质粒变得不稳定,拷贝数下降。拷贝数是表达的*因素,因此拷贝数下降,也直接导致外源基因表达量的下降。同时,实验室用培养基成分复杂且昂贵,当采用工业规模能够接受的培养基时,导致了产量的下降。为克服酿酒酵母的局限,1983年美国Wegner等人zui先发展了以甲基营养型酵母(methylotrophic yeast)为代表的第二代酵母表达系统。甲基营养型酵母包括:Pichia、Candida等.以Pichia.pastoris(毕赤巴斯德酵母)为宿主的外源基因表达系统近年来发展zui为迅速,应用也。细胞毕赤酵母系统的广泛应用,原因在于该系统除了具有一般酵母所具有的特点外,还有以下几个优点:

⑴ 具有醇氧化酶AOX1基因启动子,这是目前zui强,调控机理zui严格的启动子之一。

⑵ 表达质粒能在基因组的特定位点以单拷贝或多拷贝的形式稳定整合。

⑶ 菌株易于进行高密度发酵,外源蛋白表达量高。

⑷ 毕赤酵母中存在过氧化物酶体,表达的蛋白贮存其中,可免受蛋白酶的降解,而且减少对细胞的毒害作用。


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