酵母菌株产生抗疲劳鸟氨酸

2020-11-12 194酵母菌

日本传统酒精饮料--清酒的粉丝们,现在可能有更多的理由去享受它了。日本科学家发现,酵母菌株产生抗疲劳鸟氨酸。清酒酵母的突变株能产生高水平的氨基酸鸟氨酸。

酵母菌株产生抗疲劳鸟氨酸

在本月发表在《代谢工程》上的一项研究中,来自奈良县科学技术研究所和奈良县产业开发研究所的研究人员揭示,与亲本酵母菌株相比,一株清酒酵母的突变体产生的氨基酸鸟氨酸是其10倍。

鸟氨酸是一种非蛋白质制造氨基酸,是精氨酸和脯氨酸两种氨基酸的前体。已发现它具有多种生理功能,如减轻疲劳和改善睡眠质量。

"我们希望获得具有改善乙醇耐受性的清酒酵母菌株,"本文的第一作者Masataka Ohashi说。"在清酒发酵过程中,酵母会暴露在高浓度的乙醇中,这阻碍了酵母细胞的生长、活力和发酵。提高清酒酵母菌株的乙醇耐受性可以提高乙醇产量,缩短发酵时间。"

研究内容

为了找到乙醇耐受性酵母菌株,研究人员利用常规的诱变方法(即不涉及遗传修饰的方法)分离出积累脯氨酸的突变体,脯氨酸可以减轻乙醇毒性。他们还进行了全基因组测序分析,并用酒酵母菌株进行了酿造试验。然后,他们发现并分析了一个新的基因突变,该基因编码N-乙酰谷氨酸激酶的变体,可增加细胞内鸟氨酸水平。

"我们之前构建了自克隆工业酵母菌株,积累脯氨酸以提高酵母的乙醇耐受性和生产力,"通讯作者Hiroshi Takagi教授解释说。"但这些酵母还没有被消费者接受,因为它们被认为是经过基因改造的,即使自克隆酵母没有外来基因或DNA序列--它们只有酵母DNA。"

研究人员成功分离出非转基因酵母,与日本清酒酿造厂广泛使用的母株相比,其产生的鸟氨酸是母株的10倍,用它们酿造的清酒中鸟氨酸含量是母株的4-5倍。

研究意义

本研究结果(酵母菌株产生抗疲劳鸟氨酸)将有助于开发生产高浓度鸟氨酸的改良酵母菌株,本研究获得的菌株可随时应用于清酒、葡萄酒和啤酒的酿造。积累鸟氨酸的酵母菌株也可用于生产由这些酵母及其产品制成的富含鸟氨酸的膳食补充剂。

高木教授还介绍说:"工业酵母的育种主要有两个目的:提高发酵能力,增强对发酵过程中环境胁迫的耐受力;通过改造代谢途径,实现产品口味和风味的多样性。在酵母菌中,不同的生长环境下,氨基酸代谢各不相同,代谢方式形成了一个复杂而又强大的网络。阐明氨基酸的代谢调控机制和生理作用是理解生命现象的重要基础研究。酵母菌在食品生产中是可靠的、安全的,因此,开发出能过量生产'功能性氨基酸'的新型菌株,如鸟氨酸、脯氨酸和支链氨基酸等,将大大促进食品相关产业的发展。"

引用

Nara Institute of Science and Technology. "Japanese sake: the new pick-me-up? Yeast strain makes fatigue-fighting ornithine." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 August 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200827101812.htm.

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