通过在低细胞浓度下启动甲醇诱导、优化碳/能量代谢模式促进毕赤酵母表达Monellin

Optimizing carbon/energy metabolism to enhance monellin production by Pichia pastoris

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摘要重组毕赤酵母生产表达外源蛋白的过程中,一般在细胞达到高密度后开始启动甲醇诱导.也有报道指出,在较低细胞浓度下,启动甲醇诱导可以有效地控制整个发酵过程的溶解氧浓度,缓解毒副产物的积累,促进目标蛋白的表达.但是,该操作策略下,甲醇/能量调控机制不明,相关研究报道很少.文中以生产表达monellin (甜味蛋白)的重组毕赤酵母为模式菌株,通过在线分析计量甲醇消耗速率、CO2释放速率和O2摄取速率,探讨了不同细胞浓度下启动甲醇诱导和外源蛋白表达体系的甲醇/能量代谢模式.结果表明,在较低细胞浓度(50 g DCW/L)启动诱导并将温度控制在30℃,走向合成monellin前体物质途径的碳流最大(65％),且能与用于ATP再生的碳流形成最佳匹配;monellin的比合成速率与细胞比生长速率完全耦联,且耦联系数最大,比生长速率也较高;理论NADH(能量)利用效率η最高,η在甲醇诱导的绝大部分时段(89％)处于高水平(≥0.8),可以为monellin合成提供足够的能量.因此,该操作条件下,monellin浓度达到2.62 g/L的最高水平,是高细胞密度(100 g DCW/L)启动诱导策略下monellin浓度的2.5-4.9倍.