低pH下高琥珀酸生产酵母菌株中细胞内产物的回收

用于生产琥珀酸的酿酒酵母的代谢工程已经显着地发展，并且可以获得一系列高产的宿主。在低培养pH和高滴度下，产物转运可以变为双向的，即酸重新进入细胞并再次输出甚至分解代谢。
本研究开发了一种用于识别产品回收通量的定量方法。

分析发酵过程两个时间点的代谢通量分布。将13C标记的琥珀酸加入到细胞外，并测量细胞内富集，随后用于估计代谢通量。通过引入标记，最终标记约85％的酸，同时保持总酸浓度恒定。在100秒内，观察到TCA循环中间体富马酸盐，异柠檬酸盐和α-酮戊二酸的显着标记富集，而没有检测到苹果酸盐和柠檬酸盐的标记。这些发现表明，琥珀酸在细胞膜上快速交换并进入氧化TCA循环。显着地，在氧化方向没有检测到苹果酸13C富集，表明没有通过该代谢物的通量。使用通量模型和热力学假设分隔，得出结论，苹果酸盐主要存在于细胞溶质，而富马酸盐和异柠檬酸盐在线粒体中更为主导。


添加标记产品而不改变细胞外环境，允许在高产生条件下量化细胞内代谢通量并鉴定产物降解循环。在琥珀酸生产的具体情况下，发现区域化起主要作用，即在两个不同的细胞区域中存在代谢活性导致细胞内产物降解降低产率。

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