这篇论文由Rongkang Hu、Ruiguo Cui、Qingqing Xu、Dongming Lan和Yonghua Wang等研究人员完成，他们均来自于华南理工大学，并发表在一个开放获取的期刊上，文章发表于2021年7月13日。研究的主题集中在通过控制重组蛋白生产过程中毕赤酵母（Pichia pastoris）的生长速率，以应对在间歇补料发酵（fed-batch fermentation）中甲醇氧化导致的氧化应激（oxidation stress）。

背景信息显示，毕赤酵母是一种用来生产异源蛋白的系统，其在高密度细胞发酵过程中，以甲醇作为唯一的碳源和诱导剂。然而，在甲醇氧化过程中，会积累活性氧物质（Reactive Oxygen Species, ROS），对细胞产生损伤，甚至导致细胞死亡。因此，在发酵过程中，需要仔细控制甲醇的浓度，以避免过量产生氧化压力，保证细胞的生长和蛋白质生产的平衡。

研究的目的是探索甲醇的进料速率如何影响ROS的积累及其对蛋白质生产和细胞活力的影响，通过具体调节生长速率来减轻因ROS过量累积所引发的细胞损伤。研究团队在发酵过程中分析了不同特定生长速率下的培养表现，包括细胞量、蛋白浓度、脂肪酶活性、以及相关酶活和基因表达的变化。

实验方案中，研究小组使用了毕赤酵母X-33株，作为研究对象，用于表达从海洋链霉菌中提取的脂肪酶基因。实验中使用的培养基包含YPD培养基用于种子培养和基础盐培养基（BSM）用于发酵。发酵过程采用四阶段策略，包括甘油批次、甘油补料、饥饿期和甲醇恒速进料阶段，目的是在这些条件下确定最优的特定生长速率。

研究结果表明，较高的生长速率会导致细胞内ROS的大量积累，从而损伤细胞，降低蛋白表达能力。具体而言，当特定生长速率为0.05 1/h时，达到了总蛋白生产和酶活性的最高值同时维持了较高的细胞活力和最低的细胞死亡率。相较之下，当特定生长速率为0.065 1/h时，尽管在前96小时内总蛋白浓度和酶活性增加较快，但随后迅速下降，表明高浓度甲醇容易导致ROS积累，破坏细胞活性。

此外，研究还分析了不同生长速率下细胞内抗氧化系统中的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）等的活性变化。数据显示，较高的生长速率导致CAT活性增加和GSH含量显著下降，且与细胞活力密切关联。特别是不饱和脂肪酸及其酶系统的作用，也被视为缓解ROS毒性的防御措施。

这项研究的意义在于为在甲醇诱导下的毕赤酵母高密度细胞发酵提供了优化策略，为提高异源蛋白生产效率提供了理论依据。通过控制特定生长速率，可以有效平衡ROS清除系统，减少氧化损伤，优化蛋白生产。这一策略也可作为类似发酵过程的重要参考。

总之，这项研究为我们提供了一种在工业发酵中控制毕赤酵母生长速率的有效方法，有望推动生物制药和酶工业领域的进一步发展。