グリセロミセスセレビシア株のアルコール発酵中のグリセロールとエタノールの変調は、グリセロール3-リン酸デヒドロゲナーゼをコードするGPD1の場合に過剰発現または破壊した株の収穫量

アルコール発酵中のサッカロマイセス・セレビシエにおけるエタノールからグリセロールへの炭素フラックスの転用の可能性を調査した。低グリセロール生成ワイン酵母株と高グリセロール生成ワイン酵母株を比較すると、グリセロール 3-リン酸デヒドロゲナーゼ (GPDH) レベルの変動と、アルコール デヒドロゲナーゼ (ADH)、ピルビン酸デカルボキシラーゼおよびグリセロール-3-ホスファターゼの同様の傾向が見つかりました。したがって、GPDH はグリセロール生成の制限酵素です。GPD1 (2 つの GPDH アイソザイムの 1 つをコードする) 発現が調節されたワイン酵母株を構築し、グルコースに富む培地での発酵中に特性を評価しました。遺伝子操作された菌株は、[グリセロール] : [エタノール] 比を大幅に変更してグルコースを発酵させました。gpd1delta 変異体は、グリセロール生成が 50% 減少し、エタノール収量が増加しました。合成マスト（200 g/l グルコース）上での GPD1 の過剰発現は、エタノールを犠牲にしてグリセロール生産の実質的な増加（× 4）をもたらしました。アセトアルデヒドは、GPDH を介した NADH の競合的再生によって蓄積されます。ピルビン酸、酢酸、アセトイン、2,3 ブタンジオール、コハク酸などの副生成物の蓄積が観察され、アセトイン生成量が顕著に増加しました。

The possibility of the diversion of carbon flux from ethanol towards glycerol in Saccharomyces cerevisiae during alcoholic fermentation was investigated. Variations in the glycerol 3-phosphate dehydrogenase (GPDH) level and similar trends for alcohol dehydrogenase (ADH), pyruvate decarboxylase and glycerol-3-phosphatase were found when low and high glycerol-forming wine yeast strains were compared. GPDH is thus a limiting enzyme for glycerol production. Wine yeast strains with modulated GPD1 (encoding one of the two GPDH isoenzymes) expression were constructed and characterized during fermentation on glucose-rich medium. Engineered strains fermented glucose with a strongly modified [glycerol] : [ethanol] ratio. gpd1delta mutants exhibited a 50% decrease in glycerol production and increased ethanol yield. Overexpression of GPD1 on synthetic must (200 g/l glucose) resulted in a substantial increase in glycerol production ( x 4) at the expense of ethanol. Acetaldehyde accumulated through the competitive regeneration of NADH via GPDH. Accumulation of by-products such as pyruvate, acetate, acetoin, 2,3 butane-diol and succinate was observed, with a marked increase in acetoin production.