构建“动态调控”的工程酵母菌
酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂,经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成,但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾,我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。
在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体.并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合,构建出群体密度感应系统,如图。当菌体密度增至足够高时,扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值,会进入细胞与受体结合,引起Skn7与特定启动子中一段重复序列(SD)结合,导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平,通过选择适当的下游基因,实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因(GFP)作为报告基因进行检测,发现当酵母菌菌体数量达到一定值时,荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。
法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸(FPP)合成为法尼烯,E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇,麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合,使工程酵母菌生长到一定密度后,才启动E酶的降解,实现对其代谢的动态调控,提高了生产效率。
(1)研究者从拟南芥中
(2)如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活,请选择适宜的基因和启动子填在图中。①
a.持续表达下游基因的启动子
b.能结合细胞分裂素的启动子
c.含有SD的启动子
d.细胞分裂素合成酶基因
e.细胞分裂素受体基因
(3)为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母,从而解决法尼烯生产中的问题,一方面需要将群体密度感应系统中的
(4)综合所学知识和文中信息,以下说法正确的是____。
A.利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术 |
B.文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段 |
C.工程菌大量增殖后,细胞分裂素合成多,IAA合成少,利于F酶催化FPP合成法尼烯 |
D.通过引入两个系统,实现了工程菌生长和生产的平衡,有利于提高法尼烯生产效率 |
E.该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控,应用前景广阔 |

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