一种调控酿酒酵母形态提高酵母蛋白含量的方法

本发明涉及一种调控酿酒酵母形态提高酵母蛋白含量的方法，属于微生物基因工程。

背景技术：

1、现有的蛋白质生产策略无法满足人们对蛋白质的需求。因此，寻找更可持续、更易获取、更健康的蛋白质来源成为当前食品研究的重点。

2、微生物蛋白质即单细胞蛋白(single cell protein，scp)已成为一种前景广阔的蛋白质来源，它可以通过工业、农业等废料经过发酵培养得到。相比传统蛋白，微生物蛋白原料来源广泛，生产效率高，周期短。其中酵母细胞因具有遗传背景清晰、分子操作系统完备、环境胁迫耐受能力强等优点，已被广泛用于有机酸、生物能源、生物材料、生物医药与天然产物的生产。酵母蛋白是一种理想的新型替代蛋白。目前提高蛋白含量的酿酒酵母选育工作已较为成熟，但操作繁琐，适应性进化提高蛋白含量仅局限于提高菌株生物量而蛋白含量有一定下降，而诱变育种操作时间长，稳定性差。因此，如何对酿酒酵母进行理性设计以提高全局蛋白质合成能力开始受到重视。

3、菌体发酵形态调控作为微生物发酵调控的重要内容，对于提高微生物在工业发酵中的生产水平具有重要作用，受到广泛重视。对于大体积的胞内产物(如聚乳酸、聚羟基丁酸)而言，小的细胞体积会影响产物的积累，最终导致生产效率的下降。微生物细胞的体积主要受其自身形态影响。因此，重塑微生物细胞形态是增加细胞体积的有效策略。然而，有文献表明(mapping pathways and phenotypes by systematic geneoverexpression.mol cell21(3):319-30)，部分基因过表达后影响菌体细胞的生长，难以实现产物的有效积累。因此，筛选通过调控细胞形态提高蛋白含量的基因对于提到全局蛋白质合成具有重要的意义。

技术实现思路

1、技术问题：

2、本发明的目的在于克服现有育种技术不足，提供了一种理性设计方法，能够实现酿酒酵母单细胞蛋白的高效合成。

3、技术方案：

4、本发明提供了一种调控酿酒酵母形态提高酵母蛋白含量的方法，即通过过表达细胞骨架以及细胞周期相关基因来重塑细胞形态进而提高酿酒酵母中全局蛋白质合成的能力。该
技术实现要素：
对于促进酿酒酵母蛋白的全局合成及替代蛋白的应用具有重要意义。

5、本发明提供了一种调控酿酒酵母形态提高酵母蛋白含量的方法，是将gic1、acf2、aip1、cln1、cln2中的一个或多个基因整合在酿酒酵母基因组上。

6、在一种实施方式中，所述方法是将gic1基因整合在基因组ho位点上。

7、在一种实施方式中，所述方法包括如下步骤：

8、(1)将gic1、acf2、aip1、cln1或cln2基因连接至质粒pumri-a-△ho，分别得到重组质粒pumri-△ho-gic1、pumri-△ho-acf2、pumri-△ho-aip1、pumri-△ho-cln1、pumri-△ho-cln2；

9、(2)将步骤(1)的重组质粒线性化，同源重组整合到酿酒酵母的染色体上。

10、在一种实施方式中，所述酿酒酵母包括但不限于by4741。

11、本发明还提供了一种重组酿酒酵母，其在基因组上整合了酿酒酵母by4741来源的gic1、acf2、aip1、cln1、cln2中的一个或多个基因。

12、在一种实施方式中，所述gic1基因的核苷酸序列如seq id no.1所示；所述基因acf2的核苷酸序列如seq id no.2所示；所述基因aip1的核苷酸序列如seq id no.3所示；所述基因cln1的核苷酸序列如seq id no.4所示；所述基因cln2的核苷酸序列如seq idno.5所示。

13、在一种实施方式中，所述酿酒酵母包括但不限于by4741。

14、本发明还提供了所述重组酿酒酵母在生产蛋白中的应用。

15、在一种实施方式中，所述应用是将所述重组酿酒酵母在培养基中发酵一段时间。

16、在一种实施方式中，所述培养基含有：胰蛋白胨(20g/l)、酵母提取物(10g/l)、半乳糖(20g/l)。

17、在一种实施方式中，所述发酵是在28～32℃，尤其是30℃发酵。

18、在一种实施方式中，发酵至少48h。

19、在一种实施方式中，所述重组酿酒酵母先在含胰蛋白胨、酵母提取物、葡萄糖的培养基中活化，再进行发酵。

20、在一种实施方式中，所述的工程酵母以野生型酵母by4741菌为出发菌株。

21、有益效果：

22、本发明通过以野生型by4741为出发菌株，对细胞骨架以及细胞周期相关基因进行筛选调控，重塑细胞形态，通过发酵验证确定其对酿酒酵母蛋白含量的影响，确定了过表达gic1能够增强酿酒酵母全局蛋白的合成。相较于原始菌株，工程菌蛋白含量从46.16g/100g提高至51.04g/100g。

23、本发明通过对细胞骨架以及细胞周期相关基因进行调控，重塑细胞形态，实现酿酒酵母蛋白质的高效合成。该方法可以为酵母蛋白的大规模生产提供参考。

技术特征：

1.一种重组酿酒酵母，其特征在于，过表达选自gic1、acf2、aip1、cln1、cln2中的一个或多个基因。

2.根据权利要求1所述的重组酿酒酵母，其特征在于，所述酿酒酵母包括但不限于by4741。

3.根据权利要求1或2所述的重组酿酒酵母，其特征在于，所述gic1基因的核苷酸序列如seq id no.1所示；所述基因acf2的核苷酸序列如seq id no.2所示；所述基因aip1的核苷酸序列如seq id no.3所示；所述基因cln1的核苷酸序列如seq id no.4所示；所述基因cln2的核苷酸序列如seq id no.5所示。

4.一种调控酿酒酵母形态提高酵母蛋白含量的方法，其特征在于，将gic1、acf2、aip1、cln1、cln2中的一个或多个基因整合在酿酒酵母基因组上。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法是将gic1基因整合在基因组ho位点上。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述酿酒酵母包括但不限于by4741。

7.权利要求1～3任一所述的重组酿酒酵母在生产蛋白中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将所述重组酿酒酵母在培养基中发酵一段时间。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述重组酿酒酵母先在含胰蛋白胨、酵母提取物、葡萄糖的培养基中活化，再进行发酵。

10.根据权利要求7～9任一所述的方法，其特征在于，所述发酵是在28～32℃发酵至少48h。

技术总结
本发明公开了一种调控酿酒酵母形态提高酵母蛋白含量的方法，属于微生物基因工程技术领域。本发明通过在基因组上HO位点整合Gic1基因，重塑酿酒酵母形态，提高了酿酒酵母全局蛋白质合成的能力，增加了蛋白质的积累，使酿酒酵母的蛋白含量从46.16g/100g提高至51.04g/100g，为低成本、绿色的单细胞蛋白生产提供技术支撑，在替代蛋白领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：吕小妹,谷碧璇,宋栋,赵伟
受保护的技术使用者：江南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11