山大侯进等发现并强化解脂耶氏酵母分泌角鲨烯

 角鲨烯是一种线性多不饱和三萜，作为食品补充剂、保湿剂、抗氧化剂、抗病毒和抗癌剂被广泛用于医学、医疗保健和化妆品领域。角鲨烯的微生物合成为可持续生产和环境保护提供了一条有前途的途径。酿酒酵母和解脂耶氏酵母被认为是生产角鲨烯的可行平台，其最高生产滴度分别为21 g/L 和51 g/L，均在胞内。在酿酒酵母中，已有研究表明过表达ATP结合盒式转运蛋白（ATP-binding cassette transporter，ABC）PDR5和氧化固醇结合蛋白OSH能将角鲨烯的分泌从2 mg/L提升至86 mg/L。此外，还有研究在酿酒酵母中通过融合载体蛋白与分泌肽将角鲨烯分泌到胞外， 最终得到226 mg/L胞外角鲨烯和97 mg/g DCW的胞内角鲨烯。解脂耶氏酵母中的角鲨烯分泌情况之前还未见报道。

近期，山东大学侯进和祁庆生等人在《Bioresource Technology》发表题为“Secretory and metabolic engineering of squalene in Yarrowia lipolytica”的文章，过表达角鲨烯合成途径、增加乙酰辅酶A水平、提高乙酰辅酶A向甲羟戊酸的积累，使得角鲨烯滴度达到1299 mg/L（67.66 mg/g DCW），并发现有约15 mg/L的角鲨烯为胞外产物。为了进一步提高分泌水平，作者过表达5种解脂耶氏酵母内源ABC转运蛋白，其中SNQ2将胞外角鲨烯滴度增加了68%至45 mg/L。

随后，作者进一步过表达内源OSH蛋白OSH3，增加细胞外角鲨烯至78 mg/L（3.39 mg/g DCW）。但此时角鲨烯的胞外水平仍然相对较低（总产量的7%）。

紧接着，作者以OSH3的脂质结合结构域ORD为载体蛋白，与分泌信号肽Lip2pre-3xLA 融合，使胞外角鲨烯滴度达到145 mg/L（8.53 mg/g DCW）。作者称相较于位于细胞质膜、被动接收角鲨烯的ABC转运蛋白，这种融合蛋白能穿越内质网来主动收集角鲨烯，因此具备更好的转运能力。

最后，在3L补料分批发酵中，角鲨烯总产量达到12.61 g/L。细胞内产量为 9.18 g/L，细胞外滴度为3.43 g/L，占总产量的 27.2%，为迄今为止报道的最高分泌水平。