关键词:
解脂亚罗酵母
赤藓糖醇
比较基因组
移码变异
蛋白激酶
摘要:
解脂亚罗酵母(Yarrowia lipolytica)是赤藓糖醇生产中使用的主要菌种,复合诱变是选育优良菌株的常用方法。然而,诱变处理所引起的基因组变化尚待探索。本研究对前期获得的高产菌株CA20和原始菌株WT5进行基因组测序,并与已发布的8株解脂亚罗酵母进行比较基因组分析,旨在探究菌株CA20高产赤藓糖醇的机理以及不同菌株的基因组进化关系。结果显示,菌株CA20基因组大小为20,420,510 bp,GC碱基含量为48.97%,编码6330个CDS和649个ncRNA,菌株CA20和其他8株菌高度同源,平均核苷酸同源性(average nucleotide identity,ANI)>99.50%,其中与菌株IBT 446和H222具有更近的亲缘关系。比较基因组分析显示,CA20和其他8株菌共有5342个核心基因,而CA20特有的65个基因主要参与物质跨膜运输和蛋白质转运过程。CA20基因组中含有166个碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)基因,远多于其他菌株(108~137个),包括特有的4个糖苷水解酶类(glycoside hydrolases,GHs)、2个糖基转移酶类(glycosyltransferases,GTs)和13个碳水化合物酯酶类(carbohydrate esterases,CEs)。除转醛酶TAL1外,赤藓糖醇代谢途径有关酶在不同菌株中高度保守。此外,菌株CA20的赤藓糖醇产量和产率为190.97 g/L和1.33 g/L/h,显著高于WT5的128.61 g/L和0.92 g/L/h(P<0.001)。相比于WT5,CA20中5个基因发生移码变异,15个基因存在非同义突变位点,这些基因主要参与细胞分裂、细胞壁合成、蛋白质合成及稳态维持等过程。以上结果表明,解脂亚罗酵母基因组在进化过程中保守;生存环境不同是导致菌株间基因组差异的重要因素;基因组中CAZymes数量的差异是不同菌株间性能差异的原因之一;菌株CA20高产赤藓糖醇与其细胞结构及内环境稳定性的提升有关。本研究结果为赤藓糖醇高产菌株的定向选育提供基础。