Constructing a yeast to express the largest cellulosome complex on the cell surface

构建表达细胞表面最大纤维素体的酵母工程菌株

来源：PNAS

IF：12.779

摘要：纤维素体是来自厌氧细菌的多酶复合物，被认为是自然界中最好的纤维素溶解机制。因此，在工业酵母中构建纤维素体长期以来一直是科学家追求的目标。然而，由于纤维素体基因的大小和复杂性，它仍然具有高度的挑战性。在这里，我们克服了困难，使用先进的合成生物学技术合成了梭状芽胞杆菌支架蛋白基因（CipA）和锚定蛋白基因（OlpB）。工程化的马克斯克鲁维酵母Kluyveromyces marxianus，一种益生菌酵母，分泌了一种掺杂多克林融合的真菌纤维素酶的混合物，包括内切葡聚糖酶（TrEgIII），外葡聚糖酶（CBHII），β葡萄糖苷酶（NpaBGS）和纤维素酶增强剂（TaLPMO和MtCDH）。共聚焦显微镜结果证实了OlpB-Sc GPI的细胞表面显示，荧光活化的细胞分选分析结果显示，近81%的酵母细胞显示OlpB-Sc GPI。我们还用纯化的和粗糙的纤维素体蛋白质证明了纤维素体复合物的形成。天然聚丙烯酰胺凝胶电泳和质谱分析进一步证实了纤维素体复合物的形成。我们的工程纤维素体可以容纳多达63种酶，而迄今为止报道的最大工程纤维素体只能容纳12种酶，并且由质粒而不是染色体整合表达。有趣的是，与其他 CipA 变体相比，CipA 2B9C (具有两个纤维素结合模块 CBM)释放显着更高量的还原糖，从而证实了粘附素数量和 CBM 结构域对纤维素体复合物的重要性。工程酵母宿主有效地降解纤维素底物，并分别从avisel和磷酸膨胀的纤维素中释放出3.09 g / L和8.61 g / L的乙醇，其高于任何先前构建的酵母纤维素。