酵母酿酒酵母是人类文明的一部分被记录的历史了。它对于制作面包，啤酒和葡萄酒至关重要，而且无处不在。但是，它并不是世界范围内发现的1500多种酵母菌的典型代表。酵母在物理上很难区分，很容易认为它们是相同的。然而，在代谢，遗传和生化方面，酵母是高度多样化的。

诸如细胞壁厚和对压力变化的耐受性等特性可能会使其他细胞破裂，这意味着酵母很容易按比例放大用于工业生产。此外，它们易于生长和修饰，并且有明显的例外，例如白色念珠菌，大多数与人类疾病无关。尽管这些功能可用于包括生物燃料生产在内的各种生物技术应用，但到目前为止，工业仅利用了酵母菌种之间的一部分多样性。

为了帮助扩大酵母的使用范围，并探索其基因组中编码的基因和途径的使用，由美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)的研究人员领导的一个团队，DOE科学办公室劳伦斯伯克利国家实验室的设施对29个酵母菌进行了比较基因组分析，其中包括16个基因组已重新测序和注释的酵母。在2016年8月15日那周在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表的研究中，研究小组绘制了各种代谢途径与酵母菌的生长曲线。

麦迪逊威斯康星大学名誉教授汤姆·杰弗里斯(Tom Jeffries)说：“获得具有工业重要性的微生物的完整基因组极大地刺激了该地区的研究。”“当基因组序列伴随有高质量的基因注释时，尤其如此，而JGI注释管道是该领域中最好的注释之一。我们可以预见，未来几年，人们将对酵母生物学产生爆炸性的兴趣。”

酵母遗传多样性超出预期

酵母(属于真菌的“王国”)可以使用多种碳和能源，从纤维素(6-碳)和半纤维素(5-碳)糖到甲醇，甘油和乙酸。产品包括乙醇和其他醇，酯，有机酸，类胡萝卜素，脂质和维生素。实际上，维生素复合物和一些营养补品来自酵母。

JGI真菌项目负责人兼联合资深作者Igor Grigoriev说：“我们对这些不同的基因组进行了测序，以扩展这些基因组中编码的基因，酶和途径的目录，以生产我们在日常生活中使用的生物燃料和生物基产品。”手稿。

DOE JGI的研究第一作者罗伯特·赖利(Robert Riley)补充说，对这些鲜为人知的酵母进行测序并表征其代谢途径，有助于填补有关真菌酶的知识空白，这些酶可以帮助将多种糖类转化为生物燃料。例如，众所周知的酿酒酵母会发酵葡萄糖，但不会发酵植物生物聚合物中发现的全部糖。

新测序的酵母之一是丹尼酵母(Pachysolus tannophilus)，它可以发酵木糖，也称为木糖，因为它是由半纤维素衍生而来的，半纤维素与纤维素一起是木质生物质的主要成分之一。它仅与经过充分研究的木糖发酵罐(如美国啤酒酵母(Scheffersomyces stipitis))相关，这是另一种由DOE JGI测序的酵母。

这些距离很大。赖利说：“我们可能认为酵母是简单的单细胞生物，彼此相似，但实际上它们的遗传多样性就像人类和无脊椎动物喷出的水一样。”“我们对这些多样化的基因组进行了测序，以发现并促进下一代生物技术的强效酵母，以生产我们在日常生活中使用的燃料和产品。我们还发现了一种遗传密码更改，如果不了解，它将阻止酵母的生物技术用途。”

遗传密码重新分配

研究小组发现，在单宁体育中，三个字母的密码子之一发生了变化，该密码子代表了20种经常使用的氨基酸之一。从CUG-Ser到CUG-Ala的变化只是观察到的第二个核基因组不间断密码子重新分配(从一种氨基酸到另一种氨基酸的变化，而不是从一种氨基酸到终止密码子的变化)。格里戈里耶夫说：“虽然我们不知道为什么以及如何发生。”“具有CUG密码子的基因在具有不同遗传密码的生物体中表达时可能不会产生功能性蛋白质，就像将编码不同氨基酸的密码一样。”

赖利说：“ CUG-Ala的重新分配对生物技术很重要，因为为了将新的生物技术上有用的基因从多种酵母菌表达到如酵母菌等主力酵母中，我们需要知道酵母菌的遗传密码是否相同，”赖利说。“如果它们不起作用，则表达新基因将不起作用，因为蛋白质将被错误地翻译。”