利用组蛋白H3K9模拟乙酰化提高酿酒酵母对乙酸的耐受性能

摘要

随着能源问题日益严峻，将自然界中丰富的可再生资源木质纤维素转化为二代燃料乙醇的设计思路为解决当前的能源危机、粮食危机和环境危机提供了一条出路。然而，微生物在发酵生产二代乙醇的过程中也面临多项技术难题。其中，木质纤维素降解产生的多种小分子化学物质不仅会抑制微生物生长繁殖，同时也会降低微生物的发酵效率。乙酸是多种木质纤维素原料降解物中常见的一种主要抑制剂。为提高微生物的木质纤维素乙醇发酵效率，选取工业生产领域最有潜力的乙醇发酵菌株酿酒酵母为模式生物，通过将组蛋白H3第九位的赖氨酸（K）突变成谷氨酰胺（Q）来模拟组蛋白H3K9的乙酰化状态，以此探究组蛋白H3K9Q点突变体对木质纤维素水解抑制物乙酸的耐受性。点滴平板结果显示，H3K9Q点突变可显著提高酿酒酵母在乙酸条件下的生长性能。生长曲线实验进一步表明，H3K9Q点突变可使菌株在3.5 g/L乙酸胁迫条件下快速进入指数期，由点突变前的36 h缩短为24 h。并且，在添加乙酸的液体培养基中生长48 h后，H3K9Q点突变体的OD₆₀₀约为对照菌株的1.9倍，说明H3K9Q点突变显著提高了酿酒酵母的乙酸耐受性。本研究为纤维素乙醇工业生产中的菌种优化提供了有益借鉴参考。

关键词

木质纤维素 / 酿酒酵母 / 乙酸耐受性 / 组蛋白 / 乙醇