近日，中国农业大学燕国梁等在Biotechnology for Biofuels发表文章《Engineering endogenous ABC transporter with improving ATP supply and membrane flexibility enhances the secretion of β-carotene in Saccharomyces cerevisiae》。该团队以亲脂性β-胡萝卜素作为模型分子，通过蛋白质组学及转录验证，挖掘到了潜在的ABC转运蛋白。通过过表达转运蛋白、外源增强ATP供给、提高细胞膜流动性等方法，显著地促进了产物的外排及胞内合成。
首先，作者利用蛋白质组学和转录验证的方法，发现酿酒酵母中有5个ABC转运蛋白（Pdr5p, Pdr10p, Snq2p, Yor1p, and Yol075cp）在β-胡萝卜素积累的过程中表达量上调。利用诱导型GAL启动子分别过表达这5个转运蛋白，结果发现Snq2p的过表达最为显著地增强了β-胡萝卜素外排，相比于对照菌株提高了4.04倍。同时，作者也发现ABC转运蛋白的过表达会导致胞内ATP含量显著下降。随后，作者测试了三种提高胞内ATP的方式：（1）外源添加ATP；（2）过表达线粒体融合基因FZO1或MGM1；（3）外源补充乙酸盐。其中乙酸盐的补充对于胞内ATP含量的提高及β-胡萝卜素的外排表现出显著的促进作用。最后，通过过表达OLE1基因提高脂肪酸的不饱和度从而改善细胞膜的流动性以减轻膜压力。最终的菌株相比于对照菌株在两相发酵的条件下使β-胡萝卜素外排水平提高了5.8倍，同时胞内β-胡萝卜素含量提高了1.71倍。此研究表明了利用酿酒酵母的内源性转运蛋白可以增加生物燃料的外排和产量，并且作者强调了改善细胞生理状况（特别是能量状态和细胞膜特性）以提高转运蛋白效率的重要性。作为一种广泛适用的策略，有望将其用于其他微生物宿主中以促进生物燃料的分泌。
原文链接：
https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-020-01809-6
