宏基因组二代测序(mNGS)技术的广泛应用使临床罕见病原学检出率增加.解脂耶氏酵母菌是一种罕见的机会性致病真菌,主要引起院内导管相关性感染.目前有关于脑脊液mNGS检出解脂耶氏酵母菌及其引发颅内感染的临床资料有限.本文报道了 1例神经外科术后颅内感染脑脊液mNGS检出解脂耶氏酵母菌的病例.临床药师参与患者抗感染治疗并给出药学监护建议.患者仅接受抗细菌治疗及腰大池脑脊液引流,未行抗真菌药物治疗,最终治疗成功.本案例补充了脑脊液mNGS检出解脂耶氏酵母菌的临床资料.

以解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)、巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)、马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)、圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)、多形汉逊酵母(Hansenula polymorpha)为代表的非常规酵母凭借较广的底物利用谱、较强的环境耐受性等优势,已成功实现多种天然产物的高效生产.随着合成生物学及基因编辑技术的发展,针对非常规酵母代谢工程改造的工具和策略也逐渐丰富.本文介绍了几类常见的非常规酵母的生理特性、工具开发及应用现状,并总结归纳了天然产物合成优化中常用的代谢工程策略;最后讨论了现阶段非常规酵母作为天然产物合成细胞工厂的优势和不足,并对后续研究和发展趋势进行了展望.

脱落酸作为一种抑制生长的植物激素,是平衡植物内源激素和调节生长代谢的关键因子.脱落酸具有提高作物抗旱耐盐、减少果实褐变的作用,同时可降低疟疾发病率、刺激胰岛素分泌,因此在农业和医药领域有着广阔的应用前景.相较于传统的植物提取法和化学合成法,利用微生物合成脱落酸是一种经济、可持续的来源方式.目前利用天然微生物如灰葡萄孢霉菌、蔷薇色尾孢菌等合成脱落酸的研究已经取得了诸多进展,而脱落酸的异源微生物合成研究相对较少.酿酒酵母、解脂耶氏酵母、大肠杆菌等工程菌株作为天然产物异源合成的常用宿主,具有遗传背景清晰、易于操作、便于工业化生产等优势,因此利用微生物异源合成脱落酸是一种更具潜力的生产方式.本文着重从底盘细胞的选择、关键酶的筛选与表达强化、辅因子的调节、增强前体供应及促进脱落酸外排 5 个方面对微生物异源合成脱落酸的研究进行综述.最后,对该领域的未来发展方向进行了展望.

多不饱和脂肪酸属直链脂肪酸,是机体生物膜的关键结构组分,它可以调控糖脂代谢及激素代谢,具有促进发育、提高免疫力和预防疾病等多种益生功能,对机体健康具有十分重要的作用.因此,多不饱和脂肪酸在食品、医药和饲料等多个领域均表现出重要的应用价值和广阔的开发前景,市场需求持续上升.与传统的海洋生物提取法相比,微生物合成法具有生产周期短、工艺简单、对环境友好等优势,近年来利用微生物细胞工厂生产多不饱和脂肪酸等微生物油脂逐渐成为科学界和工业界的研究热点和发展趋势.解脂耶氏酵母作为一种非常规产油酵母,因其具备高产油脂和脂肪酸的天然能力,因此成为了代谢工程改造微生物生产多不饱和脂肪酸的首选底盘细胞之一.本文首先介绍了多不饱和脂肪酸的来源及其天然合成途径;然后总结归纳了当前利用代谢工程策略改造解脂耶氏酵母生产多不饱和脂肪酸的研究现状;最后对利用解脂耶氏酵母细胞工厂生产多不饱和脂肪酸存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了探讨,期望为未来高效合成多不饱和脂肪酸微生物细胞工厂的构建提供理论支持与思路.

乙酰辅酶A是微生物代谢途径中的关键节点,参与胞内多种化合物的生物合成.通过代谢工程改造乙酰辅酶A的生产途径,增加乙酰辅酶A产量,是提高以乙酰辅酶A为前体化合物产量的重要手段.本文介绍了酵母胞内乙酰辅酶A合成途径,详细阐述了丙酮酸脱氢酶(PDH)旁路途径、PDH途径、磷酸转酮酶-磷酸转乙酰酶(PK-PTA)途径和柠檬酸裂解途径生成乙酰辅酶A的过程以及乙酰辅酶A合成途径在酿酒酵母和解脂耶氏酵母中的不同,总结了酵母中乙酰辅酶A合成途径的代谢调控策略以及2种酵母改造策略的相互借鉴,为最终在酵母中实现目标化合物的高效生产提供指导.

分析蔗糖异构酶的来源、结构和反应机理,综述近十年利用食品安全菌株异源表达蔗糖异构酶的研究进展以及现阶段生产蔗糖异构酶的优化策略.最后,对蔗糖异构酶的研究进展进行总结,指出当下蔗糖异构酶研究的不足,并从表达宿主菌株改造和蔗糖异构酶编码基因改造两个方面展望其今后的研究方向,为利用食品安全菌株生产异麦芽酮糖提供理论依据.

脂肪酸及其衍生物具有广泛的应用前景,特别是作为先进燃料能够缓解目前全球范围内的能源危机与环境污染问题.从微生物出发,利用生物发酵的方法生产脂肪酸及其衍生物被认为是一种可再生且环境友好的生产模式.随着酵母细胞研究的不断深入以及基因操作平台的日益完善,酵母细胞工厂成为继大肠杆菌细胞工厂之后又一脂肪酸类化合物的高产平台,也在其工业化进程的不断推动下面临着前所未有的机遇与挑战.因此,本文中,笔者综述了近年来以酵母细胞(主要包括酿酒酵母、解脂耶氏酵母和圆红冬孢酵母)为宿主菌构建的细胞工厂在生产脂肪酸、脂肪醇和烷烃方面的研究进展.同时,提出了提高酵母产脂肪酸及其衍生物产量的基本合成生物学策略,为其进一步的研究和工业化进程奠定良好的理论基础.

乳糖是婴幼儿获取能量的重要碳源之一,但乳糖需要在乳糖酶的作用下水解成半乳糖与葡萄糖后才能被吸收.缺少乳糖分解酶的婴幼儿在摄入含乳糖的食品后,未被消化的乳糖会直接进入大肠,刺激大肠蠕动加快,造成一系列不适应症状即乳糖不耐症,我国属于乳糖不耐症高发国家.因此,解决乳糖的体外水解问题对减轻该症状有重要的意义.研究通过将β-半乳糖苷酶(也称为乳糖水解酶)表面展示在食品安全微生物解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)细胞表面,通过培养获得该酵母,然后直接利用酵母细胞来水解乳糖生成半乳糖与葡萄糖.采用该工程酵母细胞(HCY10),能在24小时内完全水解50g/L的乳糖,生成半乳糖与葡萄糖.该方法具有高效、简便的优点,能为乳糖的高效水解提供一条新的途径.

运用CodonW等软件,分析了圆红冬孢酵母Rhodosporidium toruloides基因组中191个蛋白质编码基因的密码子使用模式,包括密码子3个位置上的GC含量、有效密码子数和密码子使用频率.圆红冬孢酵母有效密码子数ENc值为38.9,密码子GC含量为63％,密码子第三位GC含量为78.3％,且偏好使用G或C结尾的密码子,确定了圆红冬孢酵母R.toruloides的21个高表达优越密码子.研究发现,圆红冬孢酵母与毕赤酵母、酿酒酵母、大肠杆菌和拟南芥在密码子使用频率上有较大差异,而与解脂耶氏酵母和果蝇差异相对较小.研究结果对提高外源基因在圆红冬孢酵母中表达效率及相关代谢工程和合成生物学研究有一定意义.

低聚异麦芽糖(IMO)所具有的良好理化性质和生理功能,使得其在食品、医药、饲料、化妆品等领域得到广泛应用.但目前工业上采用多酶协同法由淀粉合成低聚异麦芽糖,步骤繁琐、成本较高.因此开发出更加经济简便的方法生产低聚异麦芽糖具有重要的应用价值.通过将β-淀粉酶(βa)和耐热α-葡萄糖转苷酶(GT)以不同的方式进行融合,并利用表面展示系统固定在食品安全微生物解脂耶氏酵母细胞表面,实现自我表达与固定.筛选得到高产菌株Yβa-GT29.大量培养获得细胞,转化液化的淀粉可实现一步法合成IMO,50℃转化20 h即可得到纯度为75.3％的低聚异麦芽糖,方便了低聚异麦芽糖的生产.