复旦大学的吕红教授和余垚副研究员团队的文章“Transfer of disulfide bond formation modules via yeast artificial chromosomes promotes the expression of heterologous proteins in Kluyveromyces marxianus”已在mLife网站正式上线。该研究团队在一种富有潜力的细胞工厂宿主菌马克斯克鲁维酵母中建立了人工染色体KmYAC。该团队利用KmYAC向马克斯克鲁维酵母转移了大尺寸的二硫键异构模块，模块在酵母中活跃表达并发挥功能，促进了多种异源蛋白的表达，其中葡萄糖淀粉酶的表达水平达到16.8 g/l。该项工作证明了KmYAC是一种转移大尺寸功能模块的可靠平台。

马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)是一种食品安全级酵母，在生产异源蛋白领域具有重大潜力。难以引入大尺寸的功能模块是限制K. marxianus性能提升的一个主要技术障碍。为解决这一问题，该研究构建了多种类型的K. marxianus人工染色体（KmYAC），利用KmYAC装载了来自Pichia pastoris或K. marxianus自身的二硫键异构模块，这些模块最多包括7个基因，最大尺寸为15 kb（图1）。

图1 利用KmYAC装载二硫键异构模块

装载了模块的KmYAC被成功转移到了K. marxianus细胞中。KmYAC可以稳定复制和分配，不影响宿主细胞的正常生长。KmYAC提高了二硫键异构基因的整体表达水平，从而显著提高多种异源蛋白的分泌表达水平。其中，葡萄糖淀粉酶的产量在高密度发酵中达到16.8g/l，是迄今为止K. marxianus中报道的最高水平（图2）。对含有KmYAC的细胞的多组学研究表明，FAD生物合成的增强、TCA循环通量的增加，以及对于赖氨酸和精氨酸需求的提升，是高产细胞的特征。该研究证明了KmYAC是转移大尺寸功能模块的可靠平台，利用酵母人工染色体转移二硫键异构模块来提高异源蛋白产量的策略可以用于指导其他微生物细胞工厂的优化。

图2 KmYAC促进外源蛋白表达

引用本论文：Wu P, Mo W, Tian T, Song K, Lyu Y, Ren H, et al. Transfer of disulfide bond formation modulesvia yeast artificial chromosomes promotes the expression of heterologous proteins in Kluyveromyces marxianus. mLife. 2024;3:129–142.

原文链接：

https://doi.org/10.1002/mlf2.12115

第一作者

吴萍萍  博士

作者单位：复旦大学生命科学学院

作者简介：主要从事酵母遗传工程和合成生物学的研究。

通讯作者

余垚  副研究员

作者单位：复旦大学生命科学学院

作者简介：博士，上海市遗传学会理事，主要从事酵母遗传学、遗传工程和合成生物学的研究。

通讯作者

吕红  特聘教授

作者单位：复旦大学

作者简介：博士，中国遗传学会理事，上海工业菌株工程技术研究中心主任，主要从事马克斯克鲁维酵母细胞工厂合成生物学研究。

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