细胞内脯氨酸(Pro)可以减轻乙醇毒性(Takagi et al.,2016)。故细胞内脯氨酸(Pro)的含量越高,酿酒酵母对乙醇的耐受性越高。为了提高日本传统酒精饮料清酒的乙醇生产率,Masataka Ohashi等人通过常规诱变得到并分离了一个二倍体清酒酵母突变体A902-4,该突变体产生的脯氨酸和鸟氨酸的量比母体菌株(K901)多10倍以上。得到的清酒酵母突变体A902-4不仅对乙醇的耐受性很高,还提高了清酒酒精含量,更有意想不到的“惊喜”。这“惊喜”来自——鸟氨酸。
鸟氨酸是一种非蛋白生成氨基酸,是精氨酸(Arg)和脯氨酸(Pro)的前体, 它能改善睡眠质量和改善例如懒散、疲劳的各种消极的生理或情绪状态,它还能在尿素循环中起作用,起到“解毒”的作用。氨基酸代谢的最终产物——氨在体内浓度过高时对细胞有剧毒,小部分的氨可重新合成氨基酸及其他含氮化合物,绝大部分氨则通过鸟氨酸循环(即尿素循环)合成尿素,随尿排出,达到“解毒”的效果。因此,富含鸟氨酸的清酒可以缓解饮酒后的疲劳感。而用A902-4菌株酿造的清酒和清酒蛋糕中的鸟氨酸含量大约比亲本菌株K901高4-5倍,也就是说,人在摄入用A902-4菌株酿造的清酒和清酒蛋糕后不易“疲倦”。
Masataka Ohashi等人鉴定出A902-4菌株中编码Thr340Ile变异体N-乙酰谷氨酸激酶(NAGK)的ARG5,6基因发生了同等位基因突变。Thr340Ile变异体的NAGK对精氨酸的反馈抑制极其不敏感,导致细胞内鸟氨酸的积累。这是第一个宣布了消除反馈抑制NAGK活性可使工业酵母细胞中鸟氨酸大量生产的研究。