近日，微生物改造技术全国重点实验室梁泉峰/祁庆生教授团队在生物工程与应用微生物领域Top期刊Bioresource Technology在线发表了题为“Expanding the genetic toolkit of Yarrowia lipolytica: Dynamic promoter engineering enables high-titer biosynthesis of 3-hydroxypropionic acid”的论文。该研究以一种很有前景的生物制造微生物底盘—解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）为宿主，通过开发新型遗传工具箱来精确调节代谢途径通量，最终实现了生物基平台化合物3-羟基丙酸（3-HP）的高产。本论文通讯作者为微生物改造技术全国重点实验室教授梁泉峰、副研究员崔志勇，第一作者为硕士研究生康方冰。山东大学微生物改造技术全国重点实验室第一完成单位和通讯作者单位。

作为一种非常规酵母，解脂耶氏酵母具有独特的生理和代谢优势，是极具潜力的真核微生物细胞工厂。合成生物学与代谢工程技术的快速发展使解脂耶氏酵母成为高值化学品的可持续生产平台，然而，由于缺乏精确和动态基因表达调控工具，限制了其在生物制造方面的工业应用。

本研究通过全局转录分析和系统荧光表征，构建了包含82个梯度强度型启动子和34个生长阶段响应型启动子的综合启动子工具包。与此同时，研究团队鉴定出3个含新型上游激活序列（UAS1PC48与UAS1PU13）的强启动子（PU12、PU13和PC48），其活性较常用强启动子pTEFin提升了0.76-1.00倍。通过模块化应用这些工具：梯度强度型启动子组合优化丙二酰-CoA还原酶不同功能域的表达平衡，生长阶段下调型启动子动态削弱脂肪酸合成的竞争通量，强启动子则强化丙二酰-CoA前体供应，最终使工程菌株的3-HP产量达到100.37 g/L（迄今酵母底盘最高纪录），葡萄糖转化率为0.21 g/g，生产速率为0.48 g/L/h。

本研究不仅极大拓展了解脂耶氏酵母的启动子文库，从多角度实现了基因表达水平的精确调控，同时为动态调控代谢网络和构建高效细胞工厂提供了有价值的参考，满足了对可持续、高效生物制造平台的迫切需求。该项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、海南省科技专项基金和山东省重大科技创新项目等的支持。