Discussion
In this study, we developed a cellulolytic enzyme expression-
optimized diploid S. cerevisiae strain that was able
to produce ethanol directly from PASC and pretreated
rice straw with relatively high yields.
The expression-optimized MT8-1/cocδBEC3 strain
had a PASC degradation activity (75 mU/g wet cell) that
was approximately sixfold higher than that of the nonoptimized
MT8-1/IBEC3 strain (12 mU/g wet cell) [8],
corresponding to a twofold higher ethanol productivity
(Figure 1). These results clearly show that optimization
of cellulolytic enzyme expression is effective in enhancing
ethanol production from PASC and in improving
PASC degradation ability; however, the total ethanol
yield remained low. Therefore, to improve PASC degradation
activity and increase ethanol production, we constructed
a cellulolytic enzyme-expressing diploid strain
with optimized cellulase expression.
PASC degradation activity was improved by diploidization
(Table 2), which might have been due to the
increased copy number of cellulase genes integrated into
the genome [14]. Notably, in this cellulolytic enzyme
expression-optimized diploid strain, MNII/cocδBEC, the
transcription level of the EG gene was markedly higher
than that of the other two integrated cellulase genes,
BGL and CBH (Figure 2). This result correlates well
with the observation that during the optimization process,
the EG gene preferentially integrates into yeast
genomes with high copy number compared with the
BGL and CBH genes [8]. In addition, the transcription
levels of the three cellulolytic genes in the haploid host
strains MT8-1/cocδBEC3 and 1440/cocδBEC3 were
nearly identical to those of MNII/cocδBEC3 (Figure 2),
suggesting that total amount of gene expression could
be improved by diploidization if the the optimized gene
expression of the parental strains were retained. Hence,
performing diploidization after optimization of multigene
expression could be an effective strategy for
constructing cellulose degrading yeast.
To reduce yeast preparation costs for industrial
applications, we evaluated the cell growth of the haploid
and diploid strains using molasses medium (Table 2). One
advantage of the cocktail δ-integration method is that
cultivation of recombinant strains under non-selective
conditions is possible, because foreign genes integrated
into the genome are stably maintained [14].The cell
growth of both MT8-1/cocδBEC3 and MNII/cocδBEC3 in
molasses medium (containing CSL as the nutrient source)
was lower than in YPD medium. Although cell growth of
MT8-1/cocδBEC3 in molasses medium was improved
slightly by supplementation with essential amino acids, it
was still twofold lower than YPD medium (data not
shown). Thus, depression of cell growth was probably not
caused by amino acid scarcity but rather by the nutrient
richness of the YPD medium and susceptibility of the
strain to inhibitory factors in molasses and/or CSL
[23-26]. Surprisingly, however, the PASC degradation
activity of MNII/cocδBEC3 after precultivation in molasses
medium was significantly higher compared with that after
growth in YPD medium. One possible explanation is that
metal ions present in molasses and/or CSL improved the
stability of the cellulolytic enzymes [27-29].
As expected from the PASC hydrolysis reaction
results, high ethanol production and yield from PASC
was achieved using the diploid strain prepared in
molasses medium (Figure 3). When we compared our
results with those from different cellulase-expression
systems of S. cerevisiae published previously (Table 3),
our diploid strain clearly achieved the highest ethanol
production and yields. In addition to these promising
findings, the cellulolytic enzyme-expressing diploid yeast
strain was also able to produce ethanol from pretreated
rice straw (Figure 4). Although the ethanol production
rate from rice straw was nearly identical to that from
PASC, the ethanol yield from rice straw was relatively
low. This result suggests that highly crystalline regions
of cellulose in rice straw were not effectively degraded,
thus reducing these regions by improving the efficiency
of pretreatment or further optimizing cellulolytic
การอภิปราย
ในการศึกษานี้จึงพัฒนาทดลองเอนไซม์การแสดงออก -
( S . cerevisiae สายพันธุ์รังที่สามารถผลิตเอทานอลได้โดยตรงจาก pasc
และฟางข้าวที่ผ่านมีค่อนข้างสูงผลผลิต .
การแสดงออกที่ดีที่สุด mt8-1 / COC δ bec3 เมื่อย
มี pasc กิจกรรมการย่อยสลาย ( 75 MU / g เซลล์เปียก )
อยู่ที่ประมาณค.ศ. 1940 หกสูงกว่าของ nonoptimized
mt8-1 / ibec3 สายพันธุ์ ( 12 MU / g เซลล์เปียก ) [ 8 ] ,
เกี่ยวข้องกับสองเท่าสูงกว่าเอทานอลเพิ่มผลผลิต
( รูปที่ 1 ) ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นชัดเจนว่า การเพิ่มประสิทธิภาพของเอนไซม์ที่ย่อยสลายเซลลูโลสสีหน้า
มีประสิทธิภาพในการเพิ่มการผลิตเอทานอลจาก pasc และปรับปรุงความสามารถในการย่อยสลาย pasc
; แต่ผลผลิตเอทานอลรวมยังคงต่ำ ดังนั้น การปรับปรุงการย่อยสลาย
pascกิจกรรมและเพิ่มการผลิตเอทานอล , เราสร้างการทดลองเอนไซม์แสดงซ้ำกับเซลปรับสีหน้าเครียด
.
กิจกรรมการย่อยสลาย pasc ปรับปรุง diploidization
( ตารางที่ 2 ) ซึ่งอาจได้รับเนื่องจากการเพิ่มจำนวนของยีนเซลลอก
โดยรวมใน [ 14 ] โดยเฉพาะอย่างยิ่งในนี้ทดลองปรับความเครียดซ้ำ
การแสดงออกของเอนไซม์ ,mnii / COC δโฆษณา
ถอดความระดับเช่นยีนอย่างสูง
กว่าของอีกสองเซลลูเลสและยีนรวม
BGL CBH ( รูปที่ 2 ) ผลที่ได้นี้มีความสัมพันธ์ดี
ด้วยการสังเกตว่า ในระหว่างกระบวนการปรับให้เหมาะสม เช่น ยีน preferentially
รวมจีโนมยีสต์กับคัดลอกตัวเลขสูงเมื่อเทียบกับ
BGL CBH และยีน [ 8 ] นอกจากนี้ ถอดความ
ระดับของยีนในโครโมโซมสามทดลองโฮส
สายพันธุ์ mt8-1 / COC และ bec3 δ 1440 / COC δ bec3 ถูก
เกือบเหมือนกันกับของ mnii / COC δ bec3 ( รูปที่ 2 ) ,
บอกว่าปริมาณการแสดงออกของยีนอาจ
ดีขึ้นโดย diploidization ถ้าเพิ่มประสิทธิภาพการแสดงออกของยีน
สายพันธุ์ พ่อแม่เก็บไว้ ดังนั้น หลังจากการเพิ่มประสิทธิภาพของการปฏิบัติ diploidization
multigeneการแสดงออกสามารถเป็นกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างเซลลูโลสสลาย
ลดยีสต์ ยีสต์การเตรียมค่าใช้จ่ายสำหรับงานอุตสาหกรรม
เราประเมินการเจริญของโครโมโซม
และสายพันธุ์เกิดกากน้ำตาลปานกลาง ( ตารางที่ 2 ) หนึ่งประโยชน์ของค็อกเทลδ
- บูรณาการวิธีคือการเพาะสายพันธุ์ภายใต้
ไม่เลือกเงื่อนไขที่เป็นไปได้เพราะต่างประเทศยีนในจีโนมเป็นบูรณาการ
อย่างถาวรรักษา [ 14 ] . .
การเจริญเติบโตของทั้งสอง mt8-1 / COC และ bec3 δ mnii / COC ในδ bec3
กากน้ำตาลปานกลาง ( ที่มีประสบการณ์เป็นแหล่งสารอาหาร )
ต่ำกว่าใน ypd ปานกลาง แม้ว่าการเจริญของ
mt8-1 / COC δ bec3 ในกากน้ำตาลปานกลางดีขึ้น
เล็กน้อยโดยการเสริมด้วยกรดอะมิโน มัน
ยังทวีคูณกว่า ypd ขนาดกลาง ( ข้อมูลไม่
แสดง ) ดังนั้น การเจริญเติบโตของเซลล์อาจจะไม่ถูก
เกิดจากกรดอะมิโน ขาดแคลน แต่โดยส่วนธาตุอาหาร
ของ ypd ขนาดกลาง และความอ่อนแอของ
เมื่อยปัจจัยที่ยับยั้งในกากน้ำตาลและ / หรือ CSL
[ 26 ] จู่ ๆ อย่างไรก็ตาม pasc กิจกรรมการย่อยสลาย
mnii / COC δ bec3 หลังจาก precultivation ในกากน้ำตาล
ปานกลางสูงกว่าเมื่อเทียบกับหลัง
การเจริญเติบโตใน ypd ปานกลาง คำอธิบายหนึ่งที่เป็นไปได้ที่จะอยู่ในกากโลหะไอออน
และ / หรือประสบการณ์การปรับปรุงเสถียรภาพของเอ็นไซม์ที่ย่อยสลายเซลลูโลส [ ใหม่ ] .
คาดหวังจาก pasc hydrolysis ปฏิกิริยา
ผลสูง การผลิตเอทานอล และผลผลิตจาก pasc
สําเร็จการเกิดความเครียดที่เตรียมไว้ใน
กากน้ำตาลปานกลาง ( รูปที่ 3 )เมื่อเราเปรียบเทียบผลลัพธ์ของเรากับระบบการแสดงออก
จากเซลที่แตกต่างกันของ S . cerevisiae เผยแพร่ก่อนหน้านี้ ( ตารางที่ 3 ) ,
ความเครียดซ้ำของเราอย่างชัดเจนได้ผลผลิตเอทานอลสูงสุด
และผลิต นอกจากนี้ผลการศึกษาแนวโน้ม
เหล่านี้ ทดลองเอนไซม์แสดงซ้ำยีสต์
สายพันธุ์ยังสามารถผลิตเอทานอลจากฟางข้าวที่ผ่าน
( รูปที่ 4 )แม้ว่าอัตราการผลิตเอทานอลจากฟางข้าว
เกือบเหมือนกันกับที่ pasc , ผลผลิตเอทานอลจากฟางข้าวค่อนข้าง
น้อย ผลที่ได้นี้แสดงให้เห็นว่าภูมิภาคสูงผลึก
เซลลูโลสในฟางข้าวที่ไม่ได้มีประสิทธิภาพเสื่อมโทรม
จึงลดพื้นที่เหล่านี้ โดยการปรับปรุงประสิทธิภาพของการปรับหรือเพิ่มเติมทดลอง
การแปล กรุณารอสักครู่..
