《酵母細胞表面展示系統固定化纖維素酶的關鍵技術研究》是依託首都師範大學，由田沈擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：酵母細胞表面展示系統固定化纖維素酶的關鍵技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田沈
- 依託單位：首都師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以木質纖維素為原料生產可再生能源具有深遠的現實意義。本課題擬從建立一個對象友好的展示系統入手，實現木質纖維素降解酶系的細胞固定化，從而大大降低纖維素降解生產生物乙醇生產過程的成本。具體工作主要包括，從目前報導的具有較高活力及效率的催化木質纖維素的降解的微生物中，利用分子生物學技術克隆與木質纖維素降解相關的酶基因，並在大腸桿菌中進行活性表達；構建一個釀酒酵母細胞表面展示系統，此系統以綠色螢光蛋白作為報告基因，並預留多克隆位點，可以方便的接受外源基因的插入；將此前獲得的酶基因引入上述展示系統中，進行活性展示，將活性展示的酶按一定比例混合，進行木質纖維素的多酶協同降解。
結題摘要
為緩解溫室氣體排放、減輕社會對化石燃料的依賴，以纖維素為原料發酵生產第二代燃料乙醇成為當今的研究熱點。然而，纖維素酶的昂貴成本以及在纖維素水解、發酵過程中存在的技術瓶頸嚴重阻礙了第二代燃料乙醇的發展進程。為了降低纖維素降解生產生物乙醇生產過程的成本，本研究利用酵母細胞表面展示技術，以二倍體菌株Saccharomyces cerevisiae Y5為受體，將內切葡聚糖酶II (Endoglucanase II，EGII)、纖維二糖水解酶II (Cellobiohydrolase II，CBHII)以及β-葡糖苷酶I (Glucosidase I，BGLI) 展示在細胞表面，構建同時表達三種纖維素酶的表面展示酵母菌群系統。結合免疫螢光及酶活測定，所有纖維素酶均展示在細胞表面並以活性形式表達。同時表達EGII，CBHII和BGLI賦予了細胞直接降解無定形纖維素並發酵產乙醇的能力，將重組菌株Y5/EGII、Y5/CBHII和Y5/BGLI按1:1:1、1:2:1和2:1:1組合為不同的實驗組，最佳化後的發酵結果顯示，組合比為2:1:1的實驗組效果最佳，最高乙醇濃度達到0.76 g/L，乙醇產量為0.33 g/g，相當於理論值的64.9 %。據我們所知，本文是基於二倍體酵母菌株Y5構建的集纖維素水解和乙醇發酵於一步的酵母菌群系統的首次報導。通過調節系統中不同組分的比例，來探究纖維素水解和乙醇發酵效率，該菌群系統可作為研究纖維素酶降解效率的有效工具；同時也可作為纖維素乙醇工業化生產的良好材料。
