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萜类化合物是一类丰富的次生代谢天然产物,在抗炎、抗疟疾和抗肿瘤等方面有广泛的生物活性,目前主要是从植物中提取获得。近年来,利用合成生物学的原理,设计和改造微生物菌株来生产萜类化合物等天然产物已被认为是一种很有潜力的方法,如青蒿酸和法尼烯等化合物的发酵生产。然而,由于相当一部分天然萜类化合物在自然情况下是植物为了抵抗外源微生物的侵染而合成的次生代谢物,其对宿主细胞的毒性势必影响到高效细胞工厂的获得;另一方面,有限的细胞内环境及一些脂溶性天然药物容易定位于容量有限的细胞膜结构中等问题将限制发酵产量,并影响产物的提取纯化。因此,挖掘和应用能提高微生物宿主对天然产物具有耐受性的功能蛋白是高效细胞工厂创建成功的关键。转运蛋白能执行细胞内外的物质交换,被认为是影响细胞耐受性的功能蛋白。在本研究中,我们首先从萜类化合物对酿酒酵母抑制效果评估出发,发现多种类型萜类化合物能抑制酿酒酵母CEN.PK2-1D的生长,其中倍半萜类化合物最为显著(50.0%抑制率浓度为5.0～80.0mg/L,吉玛烯A为5.0mg/L),其他单萜、二萜、三萜及含萜精油同样表现出一定的抑制效果。为获得参与提高细胞耐受性的功能蛋白,我们构建了与酵母耐受性相关酵母转运蛋白突变菌株库,并以吉玛烯A为抑制剂筛选得到与吉玛烯A耐受相关的转运蛋白ScABCl:发现ScABC1基因缺失的菌株在5.0mg/L吉玛烯A中生长受到显著抑制(抑制百分比为81.9%),而当菌株过表达ScABC1基因时其生长明显恢复(抑制百分比降为2.8%)。在进一步的实验中ScABC1基因这种功能在其他倍半萜,二萜及含萜精油获得了验证。为进一步研究增加ScABC1基因的表达对相应目标化合物工程菌产量的影响,我们首先创建了生产香叶酯,橙花叔醇和香紫苏醇的酿酒酵母细胞工厂。在此基础上,通过过表达相应工程菌中ScABC1基因,发现增加ScABC1基因的表达能提高工程菌目标产物的产量,分别提高了 44.4%、7.9%和24.6%。本研究从萜类对酿酒酵母抑制性出发,通过筛选获得主要与倍半萜类化合物转运有关的转运蛋白ScABCl,过表达该基因的菌株能显著提高其对萜类化合物的耐受性,并提高工程菌的发酵产量,为构建高效合成天然产物的细胞工厂奠定了基础。