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国际著名生化期刊J Biol Chem报道我室酵母甲醇信号调控研究成果

作者: 发布时间:2016-02-19 14:02:00

近日,生物化学百年优秀期刊The Journal of Biological Chemistry在线报道了我室张元兴教授团队有关甲基营养型酵母中甲醇信号传递机制及转录调控方面的重要进展(详见Mit1 Transcription Factor Mediates Methanol Signaling and Regulates Alcohol Oxidase 1 Promoter in Pichia pastoris, 2016, http://www.jbc.org/cgi/doi/10.1074/jbc.M115.692053)。

甲基营养型酵母如博伊丁假丝酵母、多形汉逊酵母、毕赤酵母等,可利用甲醇作为唯一碳源进行生长代谢,同时具备强力的蛋白表达能力。其中,毕赤酵母最为杰出,是应用最广泛的真核生物表达系统,已被广泛商业化应用。

 

毕赤酵母优秀的外源蛋白表达能力得益于其强大的醇氧化酶基因启动子PAOX1。该启动子非常高效,受甲醇的强烈诱导,但受葡萄糖、甘油、乙醇等基础碳源的严格抑制。PAOX1的调控分为碳源阻遏/去阻遏和甲醇诱导两个过程,然而详细的转录调控机制尚不清楚。该研究在毕赤酵母中成功鉴定了一个响应甲醇信号的转录激活因子Mit1, Mit1具备特殊的结构域,与其严格的甲醇诱导/碳源阻遏相关,这也是毕赤酵母中甲醇诱导/碳源阻遏调控最为严谨的重要原因。Mit1与PAOX1的另两个转录激活因子Prm1和Mxr1均各自结合与PAOX1的不同基序,且相互之间不形成蛋白复合体。Mxr1、Prm1和Mit1通过级联方式传递甲醇信号而激活PAOX1。其中Mxr1主要与PAOX1的去阻遏有关,而Prm1和Mit1与PAOX1的甲醇激活有关。甲醇的激活信号传递至Prm1,Prm1通过自激活对甲醇的诱导迅速作出响应并快速提高自身的表达水平,然后进一步激活Mit1,大量积累的Mit1进而激活PAOX1。Mit1同时反馈抑制Prm1的表达,避免Mit1的过量积累。

该研究首次阐释了毕赤酵母中的甲醇信号级联传递及转录调控的作用规律,对深入分析甲基营养型酵母的甲醇诱导/碳源阻遏调控的系统调控网络、进一步开发应用更为广泛的新型毕赤酵母表达系统提供了重要的理论基础。