山东大学鲍晓明课题组：改善囊泡运输提高酿酒酵母纤维素酶胞外展示的活性

酿酒酵母已被广泛用作重组蛋白合成的微生物细胞工厂。作为传统的乙醇生产者，酿酒酵母胞外分泌或表面展示纤维素酶是纤维素乙醇生产中整合生物过程（CBP）最常用策略。然而，酵母胞外分泌途径的低效率通常导致低产量的异源蛋白，这极大限制了纤维素酶分泌和胞外展示。山东大学鲍晓明课题组在这方面作了相关研究，结果发表在《Biotechnology for Biofuels》杂志。

囊泡运输分为四个步骤：囊破出芽、递送、束缚和融合。这些步骤受到Rabs、coats（外衣）、tethering factors（束缚因子）、SNARE（可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着受体蛋白）和多种调节因子的严格调控；其中，Rabs是一种普遍存在的单体，和Ras类似的GTP酶，作为分子开关。这些蛋白质在GTP-和GDP-结合状态之间循环，这一过程由鸟嘌呤核苷酸交换因子介导。卷曲螺旋蛋白和多亚基复合物的醚化因子和囊泡靶特异性相关。由v-SNARE（囊泡膜SNARE）或t-SNARE（靶膜SNARE）组装的SNARE复合体负责膜融合。

囊泡运输从内质网（ER）到高尔基体和从高尔基体到质膜，在这项研究中，涉及囊泡萌芽、束缚和融合的相关元件，都在具有内切葡聚糖酶活性的热纤梭菌和具有分泌或展示β-葡萄糖苷酶的酿酒酵母细胞中过表达。目标组件（包括Sec12p、Sec13p、Erv25p和Bos1p）从ER运输到高尔基小体，增强了内切葡聚糖酶的胞外活性；但只有Sec13p的过表达可增加β-葡萄糖苷酶的分泌。和内切葡聚糖酶分泌相比，Sso1p、snc2p、Exo70p、Ypt32p和Sec4p（参与了高尔基体组分的表达和质膜囊泡运输）能增加β-葡萄糖苷酶的分泌及胞外活性。这些结果表明，各种纤维素酶在蛋白质转运中有不同的限制，并且工程囊泡运输具有蛋白质特异性效应。此外，鲍晓明课题组还发现囊泡运输的组件，特别是从ER到高尔基体，也能提高内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶的胞外效率。进一步分析表明，a—凝集素的显示效率通过工程囊泡运输而增加，且趋势与展现的内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶一致。

（发布：）