Have a personal or library account? Click to login
GENOME SHUFFLING AS AN ALTERNATIVE METHOD OF IMPROVING THE PROPERTIES OF DISTILLERY YEAST Cover

GENOME SHUFFLING AS AN ALTERNATIVE METHOD OF IMPROVING THE PROPERTIES OF DISTILLERY YEAST

Open Access
|Feb 2022

References

  1. Adrio J.L., Demain A.L.: Genetic improvement of processes yielding microbial products. FEMS Microbiol. Rev. 30, 187–214 (2006)
  2. Babik W.: Ewolucja genomów i powstawanie nowych genów. Kosmos, Problemy Nauk Biologicznych, 58, 385–393 (2009)
  3. Bai F.W., Anderson W.A., Moo-Young A.: Ethanol fermentation technologies from sugar and starch feedstocks. Biotechnol. Adv. 26,89–105 (2008)
  4. Bajwa P.K., Pinel D., Martin V.J.J., Trevors J.T., Lee H.: Strain improvement of the pentose-fermenting yeast Pichia stipitis by genome shuffling. J. Microbiol. Methods. 81, 179–186 (2010)
  5. Bekker V., Dodd A., Brady D., Rumbold K.: Tools for metabolic engineering in Streptomyces. Bioengineered. 5, 293–299 (2014)10.4161/bioe.29935415649025482230
  6. Białas W., Wojciechowska D., Szymanowska D., Grajek W.: Optymalizacja procesu jednoczesnej hydrolizy i fermentacji natywnej skrobi metodą powierzchni odpowiedzi. Biotechnologia, 4, 183–199 (2009)
  7. Biot-Pelletier D., Martin V.J.J.: Evolutionary engineering by genome shuffling. Appl. Microbiol. Biotechnol. 98, 3877–3887 (2014)
  8. Bonin S.: Tradycyjne metody modyfikacji drożdży (w) Zastosowanie wybranych drobnoustrojów w biotechnologii żywności, red. M. Gniewosz, E. Lipińska, Wydawnictwo SGGW (wyd. 1), Warszawa, 2013, s. 282–301
  9. Brown T.A.: Genomy. PWN Wyd. Naukowe, Warszawa, 2001, s. 472
  10. Chmiel A.: Biotechnologia podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. Wyd. Naukowe PWN (wyd. 2), Warszawa, 1994, s. 364
  11. Choudhary J., Singh S., Nain L.: Thermotolerant fermenting yeasts for simultaneous saccharification fermentation of lignocellulosic biomass. Electronic Biotechnol. 21, 82–92 (2016)10.1016/j.ejbt.2016.02.007
  12. Costa D.A., de Souza C.J.A., Costa P.S., Rodrigues M.Q.R.B., dos Santos A.F., Lopes M.R., Genier H.L.A., Silveira W.B., Fietto L.G. Physiological characterization of thermotolerant yeast for cellulosic ethanol production. Appl. Microbiol. Biotechnol. 98, 3829–3840 (2014)
  13. Demain i Báez-Vásquez Demain A.L., Báez-Vásquez M.A.: Biofuels of the Present and the Future (w) New and Future Developments in Catalysis: Catalytic Biomass Conversion, red. S.L. Suib, Elsevier, 2013, s. 325–37010.1016/B978-0-444-53878-9.00016-3
  14. Edgardo A., Parra C., Rodriguez M., Jaime B.: Selection of ther- motolerant yeast strains Saccharomyces cerevisiaefor bioethanol production. Enzyme Microb. Technol. 43, 120–123 (2008)
  15. Engel S.R., Cherry J.M. wsp.:The Reference Genome Sequence of Saccharomyces cerevisiae: Then and Now. G3-Genes Genom. Genet. 4, 389–398 (2014)
  16. Evans G.G., Furlong J.: Environmental Biotechnology: Theory and Application. John Wiley& Sons (wyd. 2), 2011, s. 11–48
  17. Fernandes i Murray Fernandes S., Murray P.: Metabolic engineering for improved microbial pentose fermentation. Bioeng Bugs. 1, 424–428 (2010)10.4161/bbug.1.6.12724305609421468211
  18. Fiedurek J.: Biologiczne podstawy procesów mikrobiologicznych (w) Podstawy biotechnologii przemysłowej, red. W. Bednarski, J. Fiedurek, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 23007, s. 57–85
  19. Goffeau A., Oliver S.G. i wsp.: Life with 6000 genes. Science, 274, 563–567 (1996)
  20. Gong G., Ma L., Chen X.: Isolation and improvement of Saccharomyces cerevisiae for producing the distilled liquor. J. Chem. Pharm. Res. 6, 283–288 (2014)
  21. Gong J., Zheng H., Wu Z., Chen T., Zhao X.: Genome shuffling: Progress and applications for phenotype improvement. Bio technol. Adv. 27, 996–1005 (2009)
  22. Grajek W., Szymanowska D.: Stresy środowiskowe działające na drożdże Saccharomyces cerevisiae w procesie fermentacji etanolowej. Biotechnologia, 3, 46–63 (2008)
  23. Henderson C.M., Block D.E.: Examining the role of membrane lipid composition in determining the ethanol tolerance of Saccha romyces cerevisiae. Appl. Environ. Microbiol. 80, 2966– 2972 (2014)
  24. Klis F.M., Boorsma A., De Groot P.W.J.: Cell wall construction in Saccharomyces cerevisiae. Yeast,23, 185–202 (2006)10.1002/yea.134916498706
  25. Kroumov A.D., Modenes A.N., de Araujo Tait M.C.: Development of new unstructured model for simultaneous saccharification and fermentation of starch to ethanol by recombinant strain.Biochem. Eng. Journal. 28, 243–255 (2006)
  26. Kumari R., Pramanik K.: Improvement of multiple stress tolerance in yeast strain by sequential mutagenesis for enhanced bioethanol production. Biosci. Bioeng. 114, 622–629 (2012)
  27. Kunicka A., Rajkowska K.: Charakterystyka mikroorganizmów. Drożdże (w) Mikrobiologia techniczna. Mikroorganizmy i środowiska ich występowania (tom I), red. Z. Libudzisz, K. Kowal, Z. Żakowska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2010, s. 353
  28. Ledakowicz S.: Od inżynierii metabolicznej przez biologię systemów do inżynierii biologicznej. Inż. Ap. Chem. 48, 17–20 (2009)
  29. Levin D.E.: Regulation of Cell Wall Biogenesis in Saccharomyces cerevisiae: The cell wall integrity signaling pathway. Genetics. 189, 1145–1175 (2011)10.1534/genetics.111.128264324142222174182
  30. Lipińska E. Drożdże gorzelnicze i biosynteza etanolu (w) Zastosowanie wybranych drobnoustrojów w biotechnologii żywności, red. M. Gniewosz, E.Lipińska, Wydawnictwo SGGW (wyd. 1), Warszawa, 2013, s. 155–166
  31. Liu Z-H., Qin L., Zhu J-Q., Li B-Z. and Yuan Y-J.: Simultaneous saccharification and fermentation of steam-exploded corn stover at high glucan loading and high temperature. Biotechnol. Biofuels. 7,167 (2014)10.1186/s13068-014-0167-x426743925516770
  32. Mackiewicz P., Zakrzewska-Czerwińska J., Cebrat S.: Genomika – dziedzina wiedzy XXI wieku. Biotechnologia, 3, 7–21 (2005)
  33. Nicholl Nicholl D.S.T.: An introduction to genetic engineering, Combridge University Press (wyd. 3), s. 327 (2008)10.1017/CBO9780511800986
  34. Orlean P.: Architecture and Biosynthesis of the Saccharomyces cerevisiae. Cell Wall Genetics. 192, 775–818 (2012)
  35. Orosco F.L., Estrada S.M., Simbahan J.F., Alcantara V.A., Pajares I.G.: Genome shuffling for improved thermotolerance, ethanol tolerance and ethanol production of Saccharomyces cerevisiae 2013. Philippine Science Letters,10, 22–28 (2017)
  36. Parekh i in. Parekh S., Vinci V.A., Strobel R.J.: Improvement of microbial strains and fermentation processes. Appl. Microbiol. Biotechnol. 54, 287–301 (2000)
  37. Pereira F.B., Romanía A., Ruiz H.A., Teixeira J.A., Domingues L.: Industrial robust yeast isolates with great potential for fermentation of lignocellulosic biomass. Biores. Technol. 161, 192–199 (2014)
  38. Petri R., Schmidt-Dannert C.: Dealing with complexity: evolutionary engineering and genome shuffling. Curr. Opinion Biotechnol. 15, 298–304 (2004)10.1016/j.copbio.2004.05.00515296928
  39. Podgórska I., Solarska E.: Wykorzystanie drożdży Saccharomyces cerevisiae w zabezpieczaniu procesów fermentacyjnych. Przemysł Fermentacyjny i Owocowo-Warzywny, 3, doi:10.15199/64.2016.3.6 (2016)10.15199/64.2016.3.6
  40. Richard P., Verho R., Putkonen M., Londesborough J., Penttila M.: Production of ethanol from L-arabinose by Saccharomyces cerevisiae containing a fungal L-arabinose pathway. FEMS Yeast Res. 3, 185–189 (2003)10.1016/S1567-1356(02)00184-8
  41. Rubin-Pitel S.B., Chao C.M-H., Chen W., Zhao H.: Directed Evolution Tools in Bioproduct and Bioprocess Development (w) Bioprocessing for Value-Added Products from Renewable Resources, red. Yang S-T., Elsevier, 2007, s. 49–7210.1016/B978-044452114-9/50004-9
  42. Ruiz H.A., Silva D.P., Ruzene D.S., Lima L.F., Vicente A.A., Teixeira J.A.: Bioethanol production from hydrothermal pretreated wheat straw by a flocculating Saccharomyces cerevisiaestrain – Effect of process conditions. Fuel,95, 528–536 (2012)10.1016/j.fuel.2011.10.060
  43. Satyanarayana T., Kunze G.: Yeast biotechnology: diversity and applications, Springer Netherlands, 200910.1007/978-1-4020-8292-4
  44. Schlegel H.G.: Mikrobiologia ogólna, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 2003
  45. Shi D.J., Wang C.L, Wang K.M.: Genome shuffling to improve thermotolerance, ethanol tolerance and ethanol productivity of Saccharomyces cerevisiae. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 36, 139–47 (2009)
  46. Snoek T., Picca Nicolino M., Van den Bremt S., Mertens S., Saels V., Verplaetse A., Steensels J., Verstrepen KJ.: Large-scale robot-assisted genome shuffling yields industrial Saccharomyces cerevisiae yeasts with increased ethanol tolerance. Biotechnol. Biofuels. 26, 8–32 (2015)
  47. Spencer J., Phister T.G., Smart K.A., Greetham D.: Tolerance of pentose utilising yeast to hydrogen peroxide-induced oxidative stress. BMC Research Notes, 7, 151 (2014)10.1186/1756-0500-7-151400404324636079
  48. Steenles J., Snoek T., Meersman E., Picca Nicolino M., Voordeckers K., Verstrepen K.J.: Improving industrial yeast strains: exploiting natural and artificial diversity. FEMS Microbiol. Rev. 38, 47–995 (2014)
  49. Stephanopoulos G.N., Aristidou A.A., Nielsen J.: Metabolic Engineering: Principles and Methodologies, San Diego, Academic Press, 1998, s. 72510.1016/B978-012666260-3/50002-9
  50. Strąk E., Balcerek M.:Wybrane technologie wykorzystywane w przemyśle gorzelniczym, Acta Sci. Pol. Biotechnol. 14, 33–44 (2015)
  51. Sybirny i in. Sybirny W., Puchalski Cz., Sybirny A.: Metaboliczna inżynieria drobnoustrojów do konstruowania wydajnych producentów bioetanolu z lignocelulozy. Biotechnologia, 4, 38–54 (2007)
  52. Świątek M., Lewandowska M., Bednarski W.: Doskonalenie procesów biotechnologicznych stosowanych w produkcji etanolu II generacji z surowców lignocelulozowych. Postępy Nauk Rolniczych, 1, 121–131 (2011)
  53. Tao i in. Tao X., Zheng D., Liu T., Wang P., Zhao W., Zhu M., Jiang X., Zhao Y., Wu X.: A Novel strategy to construct yeast Saccharomyces cerevisiae strains for very high gravity fermentation. Plos One, 7, 1–10 (2012)
  54. Walczak P., Kunicka A., Kręgiel D., Drewicz E.: Ulepszanie i przechowywanie mikroorganizmów (w) Mikrobiologia techniczna. Mikroorganizmy i środowiska ich występowania, red. Z. Libudzisz, K. Kowal, Z. Żakowska (tom I), Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 2010, s. 353
  55. Wallace V.: Improving stress tolerance in industrial Saccharomyces cerevisiae strains for ethanol production from lignocellulosic biomass department of chemistry, Lund University, praca doktorska, 2014
  56. Wallace-Salinas V., Gorwa-Grauslund M.F.: Adaptive evolution of an industrial strain of Saccharomyces cerevisiae for combined tolerance to inhibitors and temperature. Biotechnol. Biofuels. 6, 151 (2013)10.1186/1754-6834-6-151401529924139317
  57. Wang M., Zhang W., Xu W., Shen Y., Du L.: Optimization of genome shuffling for high-yield production of the antitumor deacetylmycoepoxydiene in an endophytic fungus of mangrove plants. Microbiol. Biotechnol. Appl. 1–8 (2016)10.1007/s00253-016-7457-027067587
  58. Węgleński P., Golik P.: Inżyniera genetyczna (w) Genetyka molekularna, red. P. Węgleński. Wydawnictwo PWN, Warszawa, 2008, s. 109–134
  59. Yamada R., Tanaka T., Ogino C., Fukuda H., Kondo A.: Novel strategy for yeast construction using delta-integration and cell fusion to efficiently produce ethanol from raw starch. Appl. Microbiol. Biotechnol. 85, 1491–1498 (2010)
  60. Yamada R., Taniguchi N., Tanaka T., Ogino Ch. Fukuda H., Kondo A.: Direct ethanol production from cellulosic materials using a diploid strain of Saccharomyces cerevisiae with optimized cellulase expression. Biotechnol. Biofuels. 4, doi: 10.1186/17546834-4-8 (2011)
  61. Zhang Y.X., Perry K. Vinci V.A., Powell K., Stemmer W.P.C., del Cardayre S.B.: Genome shuffling leads to rapid phenotypic improvement in bacteria. Nature, 415, 644–646 (2002)10.1038/415644a11832946
  62. Zheng D.Q., Wu X.Ch., Wang P-M., Chi X-Q., Tao X-L., Li P. Jiang X-H., Zhao Y-H.: Drug resistance marker-aided genome shuffling to improve acetic acid tolerance in Saccharomyces cerevisiae. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 38, 415–422 (2011)
DOI: https://doi.org/10.21307/PM-2018.57.3.278 | Journal eISSN: 2545-3149 | Journal ISSN: 0079-4252
Language: English, Polish
Page range: 278 - 285
Submitted on: May 1, 2018
Accepted on: Jul 1, 2018
Published on: Feb 26, 2022
Published by: Polish Society of Microbiologists
In partnership with: Paradigm Publishing Services
Publication frequency: 4 issues per year

© 2022 Aleksandra Wawro, published by Polish Society of Microbiologists
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 License.