Saccharomyces cerevisiaeのADH7プロモーターはバニリン誘導性があり、重度のバニリンストレスの下でmRNA翻訳を可能にします

バニリンは、リグノ細胞性バイオマスに由来する主要なフェノールアルデヒド化合物の1つであり、酵母の成長と発酵能力を抑制する強力な発酵阻害剤として機能します。バニリンは、酵母NADPH依存性媒体鎖アルコールデヒドロゲナーゼ、ADH6およびADH7により、その低い毒性の形態であるバニリルアルコールに減らすことができます。しかし、酵母細胞のバルク翻訳活性を抑制することが示されている重度のバニリンストレスに対する遺伝子発現の調節に関する情報はほとんどありません。したがって、この研究では、高濃度のバニリンの存在下でADH6およびADH7遺伝子の発現パターンを調査しました。両方の遺伝子はバニリンストレスによって転写的に上方制御されているが、バニリンに応答して異なるタンパク質発現パターンを示したことがわかった。ADH6の発現は構成的であり、バニリンストレス下で徐々に減少しましたが、ADH7の発現は誘導性があり、重要なことに、重度のバニリンストレスの下で発生しました。ADH6またはADH7遺伝子のヌル変異体は、バニリンに過敏であり、バニリンが野生型よりも効率的に減少し、バニリン解毒におけるADH6とADH7の重要性を確認しました。さらに、ADH7プロモーターはバニリン誘導性があり、重度のバニリンストレスの下でも効果的なタンパク質合成を可能にすることを実証し、高酵母遺伝子発現の存在下での酵母遺伝子発現の修飾によるバニリン耐性とバイオ燃料生産効率の改善に役立つ可能性があります。バニリンの濃度。

Vanillin is one of the major phenolic aldehyde compounds derived from lignocellulosic biomass and acts as a potent fermentation inhibitor to repress the growth and fermentative ability of yeast. Vanillin can be reduced to its less toxic form, vanillyl alcohol, by the yeast NADPH-dependent medium chain alcohol dehydrogenases, Adh6 and Adh7. However, there is little information available regarding the regulation of their gene expression upon severe vanillin stress, which has been shown to repress the bulk translation activity in yeast cells. Therefore, in this study, we investigated expression patterns of the ADH6 and ADH7 genes in the presence of high concentrations of vanillin. We found that although both genes were transcriptionally upregulated by vanillin stress, they showed different protein expression patterns in response to vanillin. Expression of Adh6 was constitutive and gradually decreased under vanillin stress, whereas expression of Adh7 was inducible, and, importantly, occurred under severe vanillin stress. The null mutants of ADH6 or ADH7 genes were hypersensitive to vanillin and reduced vanillin less efficiently than the wild type, confirming the importance of Adh6 and Adh7 in vanillin detoxification. Additionally, we demonstrate that the ADH7 promoter is vanillin-inducible and enables effective protein synthesis even under severe vanillin stress, and it may be useful for the improvement of vanillin-tolerance and biofuel production efficiency via modification of yeast gene expression in the presence of high concentrations of vanillin.