华南理工团队最新成果丰富酵母基因表达

4月30日，华南理工大学食品科学与工程学院黄明涛教授课题组对酿酒酵母中的未折叠蛋白响应元件（UPRE）进行了改造，并应用于基因表达的动态调控。该成果以“Tailored UPRE2 variants for dynamic gene regulation in yeast”为题，发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）上。

酿酒酵母在生物制造领域被广泛应用，利用代谢工程手段可以优化其生产性能，实现代谢流向目标产物的有效导向。与刚性增加或减少代谢途径中关键基因表达水平的传统方法相比，通过响应细胞内外变化进行基因的动态调控，能更有效地协调产物合成与细胞状态，从而提高产物合成的效率。酿酒酵母中天然存在的响应通路（如，未折叠蛋白响应，UPR），可以感知并应对胞内外的环境变化。

然而，酵母中天然的响应元件在数量和调控灵敏度上难以满足实际应用需求。为解决该需求，华南理工大学科研团队为酵母基因表达设计了丰富的动态响应调控元件工具，通过构建一个UPRE2突变库，并以色蛋白和荧光蛋白融合的报告分子为工具，成功筛选出了性能更优的UPRE2突变体。这些突变体在相关环境变化响应的灵敏度和动态调控基因表达强度方面，表现优于野生型UPRE2。

团队通过对突变体的深入分析，首次发现高活性突变体UPRE2m与Hac1之间具有更强的结合亲和力，进一步扩展了对未折叠蛋白响应机制的理解。这些UPRE2突变体具有即插即用特性，可与多种启动子组合。该类元件在应用于关键基因的表达调控时，显著提升了目标产物的产量。

华南理工大学为该成果唯一署名单位。食品科学与工程学院博士生肖楚凡、博士后刘秀妨为共同第一作者，黄明涛教授为通讯作者。该项工作得到了国家重点研发计划绿色生物制造专项、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等资助。