酵母對(duì)纖維素水解液中復(fù)合抑制劑耐受的系統(tǒng)分析與解耦.pdf

1、纖維素預(yù)處理過程中產(chǎn)生的呋喃類、弱酸類和酚類化合物等對(duì)酵母的纖維素乙醇生產(chǎn)產(chǎn)生明顯的協(xié)同抑制。發(fā)育能夠耐受多種抑制劑的菌種，并深入剖析菌株與抑制劑之間復(fù)雜的相互作用關(guān)系，對(duì)優(yōu)化纖維素乙醇工業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)挑戰(zhàn)。本研究通過紫外誘變結(jié)合馴化的方法獲得一株能夠同時(shí)耐受三種抑制劑的酵母菌株：并從轉(zhuǎn)錄、蛋白和代謝水平系統(tǒng)地比較分析原始釀酒酵母和耐受酵母對(duì)復(fù)合抑制劑響應(yīng)機(jī)制的差異，簡(jiǎn)化復(fù)合抑制劑與酵母細(xì)胞之間的復(fù)雜關(guān)系。
　　 以釀酒酵母為出發(fā)

2、菌種，通過紫外誘變結(jié)合馴化的方法篩選出的耐受菌株，在含1.3 g/L糠醛，0.5 g/L苯酚和5.3 g/L乙酸的高糖培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，與原始酵母相比，延滯期由48 h縮短至4 h，生長(zhǎng)速率提高了8.7倍、葡萄糖消耗速率和乙醇生產(chǎn)速率均提高了3-3倍，糠醛轉(zhuǎn)化時(shí)間由40 h減少到6 h，乙醇產(chǎn)量沒有顯著變化，為48.28 g/L，表現(xiàn)出很強(qiáng)的耐受能力。
　　 通過對(duì)三種抑制劑對(duì)細(xì)胞協(xié)同作用的代謝水平分析，發(fā)現(xiàn)乙酸對(duì)酵母細(xì)胞的脅迫

3、作用最明顯，而糠醛、苯酚則增強(qiáng)了乙酸對(duì)細(xì)胞的脅迫：耐受酵母在代謝方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐受性，主要表現(xiàn)為氨基酸和碳代謝等受復(fù)合抑制劑的影響較小。蛋白水平研究表明復(fù)合抑制劑對(duì)酵母產(chǎn)生氧化脅迫和未折疊蛋白脅迫等，但原始和耐受酵母的應(yīng)答機(jī)制不同；耐受酵母能通過脅迫響應(yīng)和脫毒來(lái)自我保護(hù)，且通過較低的氨基酸和核苷酸代謝和較高能量代謝，使其本身具有更強(qiáng)的耐受能力，而原始酵母需要依賴糖酵解和糖異生產(chǎn)生更多能量以抵抗抑制劑的脅迫作用。在蛋白水平和代謝水平的研

4、究都發(fā)現(xiàn)，復(fù)合抑制劑使釀酒酵母的蛋白降解增加，且誘發(fā)氧化脅迫，從而抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)和生產(chǎn)。
　　 對(duì)原始和耐受酵母在轉(zhuǎn)錄水平對(duì)復(fù)合抑制劑的響應(yīng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)合抑制劑使原始和耐受酵母中與RNA和蛋白合成相關(guān)的基因顯著下調(diào)，參與電子傳遞和能量合成相關(guān)基因顯著上調(diào)，說明復(fù)合抑制劑影響酵母的生物合成和能量代謝，細(xì)胞需要合成更多能量抵抗抑制劑的脅迫；另外，復(fù)合抑制劑導(dǎo)致原始酵母蛋白降解，誘發(fā)氧化脫毒，使細(xì)胞產(chǎn)生自噬。通過研究細(xì)胞膜磷脂對(duì)復(fù)