【摘 要】
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真核底盘中,通过催化蛋白的亚细胞水平靶向重定位解决酶与底物的空间隔离问题,是提高目标产品合成水平的有效策略。本实验室在前期研究中推测单萜类物质直接前体牻牛儿基焦磷酸（GPP）可能同时分布于酿酒酵母胞质及线粒体等细胞器。同时在胞质和线粒体中表达截短的桧烯合酶（t34Sab S1）,可将桧烯产量由最初的2.57 mg/L提高到64.6 mg/L。调控路径定位细胞器的表型是优化定位路径通量的有效手段。但
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真核底盘中,通过催化蛋白的亚细胞水平靶向重定位解决酶与底物的空间隔离问题,是提高目标产品合成水平的有效策略。本实验室在前期研究中推测单萜类物质直接前体牻牛儿基焦磷酸（GPP）可能同时分布于酿酒酵母胞质及线粒体等细胞器。同时在胞质和线粒体中表达截短的桧烯合酶（t34Sab S1）,可将桧烯产量由最初的2.57 mg/L提高到64.6 mg/L。调控路径定位细胞器的表型是优化定位路径通量的有效手段。但影响桧烯产量的线粒体相关靶点未知,限制了对胞质-线粒体双定位桧烯合成路径的进一步优化。本研究以同时在胞质和线粒体表达t34Sab S1的菌株为底盘,从线粒体融合、分裂、形态和运动等角度,选取与线粒体可能相关的基因22个,分别进行过表达,筛选到有利于桧烯合成的四个靶标分子,即FIS1,LSB3,MBA1和AIM25。其中,过表达AIM25可使桧烯产量较出发菌株提高2.16倍（达到90.5 mg/L）。将GPP合酶编码基因ERG20WW、胞质-线粒体共定位的t34Sab S1和AIM25整合至酵母染色体,桧烯产量进一步提高到154.9 mg/L。过表达FIS1,LSB3,MBA1和AIM25不影响桧烯生产菌株的生长,以及t34Sab S1在胞质和线粒体中的表达水平。为解析这些靶点,特别是取得本研究桧烯最高产量的靶点AIM25的作用机制,采用RNA测序（RNA-seq）,分析AIM25过表达菌株和对照菌株基因的转录变化,推测过表达AIM25一方面通过调控肌动蛋白调节线粒体运动和在胞内的分布,从而影响胞质-线粒体共定位桧烯合成路径的通量;另一方面通过调整细胞膜组分和增强应对氧化应激能力,提高底盘对桧烯细胞毒性的耐受性,从而提高桧烯产量。
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