本文摘要
随着酵母全基因组测序工作的完成、基因表达载体和基因编辑工具的建立、合成生物学元件和各项技术的不断丰富，使得非常规酵母成为了合成更多目标产物的新型微生物表达系统和底盘细胞。
本文对巴斯德毕赤酵母、解脂耶氏酵母、乳酸克鲁维酵母、多形汉逊酵母这4种非常规酵母的生理遗传特点及重要的合成生物学组件启动子及终止子进行介绍，希望对朋友们有所帮助。
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术语
合成生物学
合成生物学是生物科学在二十一世纪刚刚出现的一个分支学科，近年来合成生物物质的研究进展很快。合成生物学与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。
合成生物学与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificialbiosystem），让它们像电路一样运行。合成生物学是用工程学的方法研究生物。
底盘微生物
这是合成生物学里面的概念，合成生物学的一个方向就是利用细胞平台，植入功能化的生物系统，使该细胞能够具备人类需要的功能。就好比汽车有了底盘才有基础。
所以，底盘微生物本身的功能精简，但是要具备最基本的自我复制和代谢能力，这样才能成为一个可以不断添加功能的空白平台。现有的研究中，最小基因组和最小细胞的研究就是类似的工作。本文介绍的四种酵母，都适合成为底盘微生物。
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巴斯德毕赤酵母
生理遗传特点
1、属于食品安全级(GRAS)微生物；
2、可以利用的碳源类型比较广泛，包括葡萄糖、甘油、甲醇、乙醇甚至乙胺和尸胺等。
3、能够以甲醇或甘油作为唯一碳源和能源进行生长；
4、适于高密度发酵；
5、可用甲醇严格控制表达。
具备成为优良工业宿主菌的潜力等优点。所以是目前最为成熟、应用最为广泛的外源蛋白真核表达系统之一。
巴斯德毕赤酵母的全基因组序列已于年正式公布，这为该酵母表达系统的深入开发和应用奠定了坚实的基础。是生物合成乙酰辅酶A衍生物、大宗化学品的良好底盘微生物
启动子
巴斯德毕赤酵母表达系统中最常用的启动子是巴斯德毕赤酵母醇氧化酶基因启动子PAOX1，该启动子是甲醇诱导型强启动子，但受葡萄糖、甘油、乙醇、琥珀酸等碳源的严格抑制。
巴斯德毕赤酵母谷胱甘肽依赖型甲醛脱氢酶基因启动子PFLD1活性受到甲醇或甲胺的诱导，其启动子强度也与PAOX1相当，这一特征就拓宽了该启动子的应用范围。巴斯德毕赤酵母三磷酸甘油醛脱氢酶基因启动子PGAP是组成型强启动子，其驱动基因表达的强度与PAOX1相近，但不需要添加甲醇进行诱导表达，这一优势使其成为工业应用上最有可能替代PAOX1的启动子。表1对目前研究和应用最广泛的部分巴斯德毕赤酵母启动子及其特征进行了列举。
终止子
目前，巴斯德毕赤酵母表达系统通常使用的终止子是内源的AOX1基因终止子AOX1tt；另外，来自酿酒酵母的终止子ScCYC1tt也被证明可以在巴斯德毕赤酵母中使用。
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解脂耶氏酵母
生理遗传特点
1、是一种严格好氧的非常规酵母；
2、属于GRAS级微生物；
3、最高生长温度一般在34°C以下，且对低pH值的耐受性较强；
4、该酵母可以利用的碳源范围是极其广泛的，胞内拥有高效的乙酰辅酶A代谢通路和较大的TCA循环通量；
5、解脂耶氏酵母胞内积累的油脂含量最高可达细胞干重的70%，因此，解脂耶氏酵母在生产乙酰辅酶A衍生物、脂质衍生物和TCA循环中间产物方面具有明显优势和巨大潜力。
解脂耶氏酵母全基因组序列的获得以及基因表达载体、遗传转化方法、合成生物学工具的不断发展完善，它成为了生物化学品等各种工业产品生产潜在理想的微生物细胞工厂，发展前景极为广阔。
启动子
解脂耶氏酵母应用最早的一个启动子是碱性胞外蛋白酶基因启动子PXPR2。它是蛋白胨诱导型强启动子，已经成功实现了各种异源蛋白质的高效表达。解脂耶氏酵母常用的另一个启动子是翻译延伸因子1-α基因启动子PTEF，属于组成型强启动子。这两个启动子在异源表达相关蛋白质和代谢产物方面的应用较多(表1)。
终止子
和巴斯德毕赤酵母一样，解脂耶氏酵母表达系统一般也是选择使用来自酿酒酵母的ScCYC1tt。同时，解脂耶氏酵母内源的一些终止子如XPRtt、Lip2tt也得到了普遍使用
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乳酸克鲁维酵母
生理遗传特点
1、乳酸克鲁维酵母属于GRAS级微生物；
2、属于好氧菌，无氧条件下基本不能生长；
3、可利用的碳源类型更加广泛；
4、能够利用乳糖作为碳代谢的唯一来源；
5、适于高密度发酵；
6、乳酸克鲁维酵母具有分泌杂蛋白较少的特点，这一优点可以大大降低后续分离纯化目的蛋白的成本。
由于其所具有的诸多优点，该酵母已经被成功地应用于上百种异源蛋白的表达生产，最典型的成功案例是凝乳酶的生产。与此同时，随着乳酸克鲁维酵母全基因组序列的获得、商业化表达载体的发展和合成生物学相关工具的出现，利用合成生物学的手段，以乳酸克鲁维酵母作为表达宿主以及底盘细胞，还可以获得更多更有价值的功能蛋白和生化产品。
启动子
乳酸克鲁维酵母表达系统中应用最多的启动子是来自酿酒酵母的组成型强启动子——磷酸甘油酸激酶基因启动子PScPGK和诱导型强启动子——半乳糖透性酶基因启动子PScGAL1(受半乳糖的诱导)。
终止子
本酵母表达系统经常使用的终止子是内源的LAC4tt和来自酿酒酵母的终止子如GPD1tt、ADH1tt和ADH2tt等。
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多形汉逊酵母
生理特点
1、属于GRAS级微生物；
2、该酵母同时也是一种耐热酵母，其最适生长温度为37–43°C，最高生长温度可达48°C；
3、它属于兼性好氧菌，pH适应范围为2.5–8.0；
4、能够以甲醇作为唯一碳源和能源进行生长；
5、发酵周期短、发酵密度高；
6、蛋白分泌能力强，杂蛋白少。
随着多形汉逊酵母全基因组序列的测序完成和基因表达载体的不断建立，它在生产应用领域中也受到越来越多的