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《天津大学》 2011年
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糠醛和苯酚对酵母作用定量蛋白质组学及脂肪酸模块构建

林凤鸣  
【摘要】:研究纤维素水解液中抑制剂对酿酒酵母的抑制作用机理是获得抑制剂耐受酵母菌株的重要基础,有利于酿酒酵母直接利用纤维素水解液生产乙醇。本文采用了相对定量蛋白质组学的手段从蛋白水平上研究了两种主要纤维素抑制剂糠醛和苯酚对酿酒酵母的作用机理。 采用~(18)O定量蛋白质组学研究了致死浓度17 g/L糠醛分别作用于酿酒酵母普通菌株和糠醛耐受菌株20 min和2 h,致死浓度0.04 mol/L苯酚作用于酿酒酵母普通菌株20 min以及苯酚耐受菌株20 min和40 min的蛋白质表达量的相对变化,分别得到了76、66、53、48、15、46和23个相对表达量发生变化的蛋白。对这些蛋白进行功能分类分析。与蛋白质合成相关的蛋白是抑制剂所引起的差异蛋白的主体部分,且大部分蛋白的相对表达量都受抑制剂影响上调。此外,在受到显著影响的细胞功能中,为糠醛所特有的包括能量、碳化合物和碳水化合物代谢以及嘌呤核苷酸的代谢;为苯酚所特有的是质子平衡;为糠醛和苯酚耐受菌株所特有的是氨基酸代谢;苯酚和糠醛在20 min都影响酵母的转录,2 h影响酵母的代谢。发现了糠醛相关的可能生物标志物醇脱氢酶Adh1p和葡萄糖蛋白激酶Glk1p;糠醛和苯酚的共同可能生物标志物外周膜蛋白Zeo1p、液泡ATP酶V1部分的亚单位A Tfp1p和核糖体蛋白Rpl32p。 采用iTRAQ相对定量蛋白质组学研究了在非致死浓度8 g/L糠醛作用下酿酒酵母蛋白表达水平的动态变化(0 h、20 min、2 h和3 h)。iTRAQ时间序列数据显示糠醛的加入使与蛋白质合成相关蛋白的表达量下调的过程,与葡萄糖发酵和三羧酸循环相关蛋白的表达量的上调过程受到延滞。参与含硫氨基酸合成途径上游部分的蛋白的表达在整个糠醛转化过程中受到严重抑制,这表明糠醛加入可能降低了酿酒酵母细胞内的L-甲硫氨酸。这些相对定量蛋白质组学数据使人们更进一步的了解抑制剂对酿酒酵母的作用机制,为采用基因工程改造获得抑制剂耐受菌株提供了有用的信息和生物靶标。 运用双水平细胞代谢模型和基因敲除对大肠杆菌的脂肪酸模块进行模拟设计与构建,获得脂肪酸产量提高45%的敲除菌株。通过敲除基因dgkA和过表达WS/DGAT酶,成功地将三酰甘油合成途径引入大肠杆菌BL21 Star DE3。为利用大肠杆菌脂肪酸途径,生产对细胞无毒害的三酰甘油,构建油脂大肠杆菌奠定了基础。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ223.122

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【共引文献】
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