陈海龙, 戴佳良, 邓晶, 高新星, 朱官兴, 何清明, 朱年青

中国农业科技导报 2025, 27 (10): 84-94. DOI:10.13304/j.nykjdb.2024.0747

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S-腺苷-L-甲硫氨酸（S-adenosyl-L-methionine，SAM）是生物体内重要的生理活性物质。通过调控酿酒酵母的葡萄糖效应而将碳通量定向到SAM合成是细胞工厂的挑战。以酿酒酵母CGMCC 2842（2842）为出发菌，过表达SNF1基因调控葡萄糖效应并引入利士曼原虫（Leishmania infantum）SAM合成酶基因MetK1。结果发现，SNF1过表达可提高糖酵解相关基因表达水平和葡萄糖利用率，进而改善糖酵解中间体水平；提高ACS1、ALD6表达及乙醇脱氢酶2（alcoholdehy drogenase 2，ADH2）活性，可促进发酵液中的乙醇转化为乙酰辅酶A；还增强了SAM前体氨基酸及含硫氨基酸代谢相关基因表达水平。异源MetK1引入可有效定向碳代谢到SAM合成。重组菌YPSNF1-MetK1菌株的SAM产量达1.90 g·L^-1，较出发菌株2842产量提高251.85%。以上研究结果为酵母葡萄糖效应调控及其应用奠定理论基础。

每4 h监测发酵液中乙醇积累量和乙醇脱氢酶2（ADH2）酶活性，结果（图6A）发现，在5%葡萄糖中，YPSNF1和YPSNF1-MetK1菌株发酵液中的乙醇积累量最大，分别为0.91%和0.68%，较2842菌株培养物的乙醇积累量分别降低7.1%和30.6%；此后，发酵液中的乙醇水平开始缓慢下降，这是因为发酵液中的葡萄糖被消耗殆尽。同样，在10%葡萄糖中，与2842菌株发酵液相比，YPSNF1和YPSNF1-MetK1菌株发酵液中乙醇积累量的下降更显著（图6B）。需要注意的是，在10%葡萄糖中发酵36 h后，2842菌株的乙醇积累量仍然呈缓慢增加趋势，这可能是由于培养物中大量葡萄糖尚未被消耗；而YPMetK1菌株发酵液中的乙醇积累量与2842相比差异不显著。

活化的ADH2是参与催化乙醇氧化的第一步。ADH2活性水平如图6C、D所示。YPSNF1和YPSNF1-MetK1菌株的ADH2活性显著高于2842菌株。值得注意的是，只要培养基中有葡萄糖存在，2842菌株的ADH2活性就较低，一旦葡萄糖耗尽，ADH2活性就开始升高。然而，无论培养基中是否存在葡萄糖，突变体YPSNF1和YPSNF1-MetK1的ADH2活性水平都明显高于2842菌株。