基于分泌途径优化的还原型谷胱甘肽高产菌改造

胞内还原型谷胱甘肽（GSH）积累反馈抑制γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶（GSH1）酶活是目前GSH高产菌改造中的瓶颈。直接从GSH1结构改造来解决反馈抑制难度非常大，通过显著增加GSH胞外分泌来解决是一个很好的替代方法。本项目以酿酒酵母T65为研究对象，利用反向代谢工程手段对GSH分泌途径进行优化。首先通过敲除编码GSH转运蛋白的hgt1基因来获得GSH过分泌表型的突变株，接着将此突变株和出发菌株进行比较蛋白质组学分析，研究细胞质、高尔基体、内质网和细胞膜蛋白的表达差异，找出限制GSH分泌的关键蛋白。最后通过对这些关键蛋白的改造，进一步提高细胞对GSH的分泌，解除对GSH1的反馈抑制，最终提高GSH生产水平。酵母GSH分泌途径未见报道，以上工作有望加深对酵母GSH分泌途径和分泌机制的理解，提高对GSH分泌途径改造能力，解除GSH对GSH1的反馈抑制，为GSH高产菌改造提供新的思路和手段。

胞内还原型谷胱甘肽（GSH）积累反馈抑制γ -谷氨酰半胱氨酸合成酶（GSH1）酶活是目前GSH 高产菌改造中的瓶颈。直接从GSH1 结构改造来解决反馈抑制难度非常大，通过显著增加GSH胞外分泌来解决是一个很好的替代方法。本项目以酿酒酵母为研究对象，利用反向代谢工程手段对GSH分泌途径进行优化，最终提高GSH产量。首先通过敲除编码GSH转运蛋白Hgt1基因来获得 GSH过分泌表型的突变株，接着基于酵母in silico全基因组代谢模型，构建GSH全基因组代谢模型，采用通量分布比较分析，找出提高细胞GSH生物合成的潜在强化、弱化和敲除靶点。通过对这些关键靶点基因的改造，进一步提高细胞合成GSH的能力。最后采用在线比生长速率控制策略，最终提高酵母GSH发酵生产水平，本项目研究结果为GSH高产菌改造提供新的思路和手段。