由于环境污染、资源短缺,在化学品的生产过程中,绿色环保的微生物法将逐渐取代传统的化学法。酵母细胞作为性能优良的底盘菌株,由于其具有成熟的遗传操作体系和良好的鲁棒性已被广泛地用于生物燃料、生物材料和生物医药等高价值化学品的生产。在酵母细胞生产化学品的过程中,生长性能、代谢状态和胁迫耐受性是决定其生产能力的关键性指标。本论文以酵母细胞胁迫耐受性为切入点,基于组学分析、表型分析和生理功能分析,分别通过解析Med2在低pH胁迫环境中的分子机制、优化细胞骨架蛋白形态增强酵母抵御盐胁迫、设计人工无膜细胞器封存有毒中间代谢产物、调节人工无膜细胞器减少代谢负担等策略,增加酵母细胞在胞外和胞内胁迫下的耐受能力,有效改善了酵母生产化学品的能力。具体结果如下:1.解析Med2在低pH胁迫环境中的分子作selleck NMR用机制:以光滑球拟酵母为研究对象,首先,通过转录组、代谢组以及遗传表型分析等手段,明确了Med2通过介导转录因子Yap6来响应低pH胁迫;然后,进一步解析发现,在低pH胁迫下,Yap6会被蛋白激酶Yak1磷酸化,使Yap6从细胞质转移到细胞核中与Med2发生相互作用,从而强化甘油磷脂相关基因的表达,并以此增加细胞膜的完整性;最终,通过过表达Med2使光滑球拟酵母的总甘油磷脂含量、膜完整性和最终生物量分别提高了24.7%,12.1%和12.4%;2.优化细胞骨架蛋白形态增强酵母抵御盐胁迫:以酿酒酵母为研究对象,首先,经过适应性进化和转录组分析,确定了耐受盐胁迫的关键靶点为Cyk2与Rvs167;然后,过表达Cyk2与Rvs167发现,酵母中的骨架蛋白曲率降低了27.6%,骨架蛋白密度增加了107.2%;最后,利用启动子工程优化Cyk2与Rvs167的表达强度,发现当Cyk2中等强度表达与Rvs167高等强度表达时,酿酒酵母在盐胁迫条件下的出芽率提高了45.9%,生物量提高了81.7%;3.设计人工无膜细胞器封Cholestasis intrahepatic存有毒中间代AMG510分子量谢产物:以酿酒酵母无膜细胞器为研究对象,首先,基于文献挖掘和表型分析,筛选形成无膜细胞器的无序蛋白结构域,确定了A-IDPs在液滴饱和浓度、温度稳定性和细胞生长方面具有显著优势。然后,基于蛋白组装单元和蓝光激活单元构建了无膜细胞器尺寸调节系统。最后,利用无膜细胞器尺寸调节系统操纵工程菌株ZP03-FM(包含甲醇同化路径和苹果酸合成路径)中甲醇同化无膜细胞器的尺寸,降低了甲醛的泄露,使得甲醇消耗量和苹果酸产量分别提高了162.2%和61.7%。4.调节人工无膜细胞器刚性减少代谢负担:首先利用荧光漂白恢复、1,6-己二醇溶解以及物质交换分析,发现朊病毒蛋白结构域(s PFD)可以对无膜细胞器的刚性进行调节。然后,基于蛋白组装单元和蓝光激活单元构建了无膜细胞器刚性调节系统。最后,在生产正丁醇的工程菌株中引入无膜细胞器刚性调节系统作为代谢阀门,使乙酰辅酶a的合成从氧化性糖酵解切换为非氧化性糖酵解,最终使二氧化碳的释放量减少了35.2%,正丁醇的产率增加了27.3%。