近年来,通过基因工程和进化策略构建的重组酿酒酵母木糖代谢能力已显著提高,但最优木糖代谢速率仍只达到葡萄糖的50%左右。进一步提高酿酒酵母木糖转化速率是实现经济上合算的第二代燃料乙醇生产的关键技术环节之一。本课题组前期工作显示,在葡萄糖不进入细胞并且不对木糖运输进入细胞产生竞争性抑制的条件下,细胞外的葡萄糖对木糖的利用有促进作用。这一结果提示我们,在这种情形之下很可能是酿酒酵母探查细胞外葡萄糖的糖感应系统在发挥调节代谢从而影响木糖的利用的作用。另有研究显示,酿酒酵母进行木糖代谢时细胞代谢特征处于利用发酵型碳源(葡萄糖)与非发酵型碳源(甘油、乙醇、乙酸等)这两种碳源之间的状态,因而推测糖感应系统也许也能够一定程度上响应木糖。酿酒酵母感应细胞外葡萄糖信号的途径有两条。第一条途径,细胞膜蛋白Gpr1感应胞外葡萄糖信号通过cAMP-PKA途径调节代谢,已有报道称Gpr1不响应木糖;第二条途径,细胞膜蛋白Snf3/Rgt2感应胞外信号,主要调节转运蛋白和己糖激酶的转录水平,Snf3/Rgt2对木糖的响应情况尚不明确。本工作着重研究了扰动这两条途径对木糖代谢的影响,以及Snf3/Rgt2对木糖的响应模式。通过构建重组酿酒酵母菌株GPA2G132V、RAS2G19V、pde1△、pde1△pde2△、pdel△GPA2G132V扰动Gpr1-cAMP-PKA途径,结果显示GPA2G132V、pde1△pde2△、pde1△GPA2G132V这三种扰动方式均能够显著提高细胞内PKA活性水平,从而提高木糖利用速率,并影响菌株的生长。表达GPA2G132V也会提高葡萄糖的比利用速率。而RAS2G19V和pde1△扰动对PKA活性水平的影响较小,但对木糖代谢也有一定的促进作用。通过测定snf3△、rgt2△以及snf3△rgt2△的突变菌株在不同浓度的葡萄糖、木糖条件下转运蛋白Hxt1、Hxt2的转录水平变化,发现Snf3/Rgt2这两种信号接收器蛋白都能够微弱的响应木糖,这种响应和木糖浓度相关,木糖浓度过低,则信号蛋白不响应。另一方面,通过缺失该途径中转录抑制因子Rgt1扰动该途径能够显著提高转运蛋白的整体表达水平,从而促进木糖的利用。综上,扰动糖感应系统这种策略可以促进糖代谢,这些调节策略和元件的开发对进一步改进酿酒酵母对木糖的利用有积极的作用。