葡萄糖耐量因子(GTF)作为酵母富集Cr(Ⅲ)生成的产物,可以增强胰岛素的功能,促进糖、脂代谢,逆转葡萄糖耐受不良,提高糖耐量;保护胰岛素β细胞,并且增加胰岛素受体数量,提高亲和力等功能。由于酵母铬具有产量大,安全性高等优点而备受国内外科学家关注。但是,酵母富集Cr(Ⅲ)的机理却一直未被阐明。因此,本文以本实验室保藏的高产GTF酵母菌株YSI-3.7为研究对象,从酵母中铬的分布、酵母表面基团对酵母富铬的影响、酵母富铬过程中基因的表达以及酵母细胞生理过程中氧化应激指标的变化等方面进行了探究。在一定程度上阐明酵母富集Cr(Ⅲ)形成GTF机理,为GTF的工业化生产提供理论基础。主要结论如下:1.Cr3+浓度为500μg/m L时,YSI-3.7酵母细胞吸附的总铬(1803.87μg/g·dcw)和有机铬(1133.91μg/g·dcw)含量最高。通过EDTA螯合洗脱和酶解洗脱对酵母细胞组分进行分离,印证分析了铬在不同细胞部位的分布。细胞壁上富集的铬基本为无机铬,占菌体富集总铬的14.43%;原生质体中的铬占酵母富集总铬的85.57%,其中73.29%主要为有机铬。利用EDS能谱扫描及TOF-SIMS对酵母菌体进行横截面和深度剖析铬含量的分析表明铬在酵母细胞中呈均匀分布。2.对酵母细胞表面不同基团(氨基、羧基、磷酸基、酯基)分别进行化学屏蔽,结果表明酵母表面氨基、羧基和磷酸基团对酵母富铬量有较大影响。红外光谱分析结果也印证了上述结果。3.利用转录组学分析技术对空白酵母和富铬酵母菌体进行分析,分析RNA-Seq测序结果表明,空白组酵母和500μg/m L Cr3+培养的富铬酵母中共鉴定出共鉴定5987个基因,其中5796个基因在两组酵母中均被检测出来,2333个具有显著差异表达的基因。其中,有1273个基因表达上调,1060个基因下调。根据KEGG数据库进行注释归类,98条代谢途径发生了改变,其中对核糖体代谢、硫代谢、氧化压力代谢相关、碳代谢,半胱氨酸和蛋氨酸代谢等途径影响最大。根据GO数据库注释归类,分别为生物途径(778条途径)、细胞组分(173条途径)、分子功能(594条途径)三类;其中表达差异比较显著的基因主要有GSH2,SPE4,MET16,CYC1,MSN4等。4.铬浓度升高导致酵母细胞膜脂过氧化程度加重。在较低浓度(0~500μg/m L)的Cr3+作用下,酵母通过增加总抗氧化能力(T-AOC),还原型谷胱甘肽(GSH)、巯基含量和谷胱甘肽氧化酶(GSH-Px)活力等防御Cr3+的氧化胁迫。而细胞中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(CAT)活力在此过程中变化不明显。1 mmol/L Na2SO3可增加酵母细胞巯基、GSH、T-AOC含量,从而缓解铬对于酵母的胁迫作用,提高酵母的生物量和酵母细胞中有机铬和总铬的含量。