Yeast Systems Biology: Model Organism and Cell Factory

Biotechnology Journal

Volumn 14, Issue 9, 2019, Pages

  Nielsen, Jens ^a,b,c  

^a Ole Måløes Vej 3   (Denmark)

^b CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY   (Sweden)

^c Chalmers University of Technology   (Denmark)

Author keywords

cell factories; metabolic engineering; metabolic models; Saccharomyces cerevisiae; synthetic biology

Indexed keywords

BEER; CELLS; CHEMICAL CONTAMINATION; CYTOLOGY; METABOLIC ENGINEERING; METABOLISM; SYNTHETIC BIOLOGY; YEAST;

FOOD INGREDIENTS; HUMAN DISEASE; METABOLIC MODELS; MODEL ORGANISMS; S.CEREVISIAE; SYSTEMS BIOLOGY; YEAST SACCHAROMYCES CEREVISIAE; YEAST SYSTEMS;

CELL ENGINEERING;

KINETICS; MATHEMATICAL MODEL; NONHUMAN; OMICS; PRIORITY JOURNAL; REVIEW; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; SYSTEMS BIOLOGY; YEAST CELL; GENETICS; METABOLIC ENGINEERING; METABOLISM; PROCEDURES; SYNTHETIC BIOLOGY;

METABOLIC ENGINEERING; SACCHAROMYCES CEREVISIAE; SYNTHETIC BIOLOGY; SYSTEMS BIOLOGY;

EID: 85070188194     PISSN: 18606768     EISSN: 18607314     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/biot.201800421     Document Type: Review

References (85)

1. P. McGovern, M. Jalabadze, S. Batiuk, M. P. Callahan, K. E. Smith, G. R. Hall, E. Kvavadze, D. Maghradze, N. Rusishvili, L. Bouby, O. Failla, G. Cola, L. Mariani, E. Boaretto, R. Bacilieri, P. This, N. Wales, D. Lordkipanidze, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2017, 114, E10309.
2. N. P. Money, The Rise of Yeast. How the Sugar Fungus Shaped Civilization, Oxford University Press, New York 2018.
3. K. Glamann, K. Glamann, The Story of Emil Chr. Hansen, The Carlsberg Foundation, Copenhagen, Denmark 2009.
4. J. Peter, M. De Chiara, A. Friedrich, J.-X. Yue, D. Pflieger, A. Bergström, A. Sigwalt, B. Barre, K. Freel, A. Llored, C. Cruaud, K. Labadie, J.-M. Aury, B. Istace, K. Lebrigand, P. Barbry, S. Engelen, A. Lemainque, P. Wincker, G. Liti, J. Schacherer, Nature 2018, 556, 339.
5. S. Hohmann, FEMS Yeast Res. 2016, 16, fow094.
6. J. Nielsen, Bioengineered 2013, 4, 207.
7. D. Botstein, G. R. Fink, Science 1988, 240, 1439.
8. A. H. Kachroo, J. M. Laurent, C. M. Yellman, A. G. Meyer, C. O. Wilke, E. M. Marcotte, Science 2015, 348, 921.
9. J. L. Celenza, M. Carlson, Science 1986, 233, 1175.
10. R. Usaite, M. C. Jewett, A. P. Oliveira, J. R. Yates III, L. Olsson, J. Nielsen, Mol. Syst. Biol. 2009, 5, 319.
11. J. Zhang, S. Vaga, P. Chumnanpuen, R. Kumar, G. N. Vemuri, R. Aebershold, J. Nielsen, Mol. Syst. Biol. 2011, 7, 545.
12. C. E. Nakamura, G. M. Whited, Curr. Opin. Biotechnol. 2003, 14, 454.
13. H. Yim, R. Haselbeck, W. Niu, C. Pujol-Baxley, A. Burgard, J. Boldt, J. Khandurina, J. D. Trawick, R. E. Osterhout, R. Stephen, J. Estadilla, S. Teisan, H. B. Schreyer, S. Andrae, T. H. Yang, S. Y. Lee, M. J. Burk, S. Van Dien, Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 445.
14. L. Caspeta, Y. Chen, P. Ghiaci, A. Feizi, S. Buskov, B. M. Hallström, D. Petranovic, J. Nielsen, Science 2014, 346, 75.
15. E. J. Steen, R. Chan, N. Prasad, S. Myers, C. J. Petzold, A. Redding, M. Ouellet, J. D. Keasling, Microb. Cell Fact. 2008, 7, 36.
16. A. Krivoruchko, C. Serrano-Amatriain, Y. Chen, V. Siewers, J. Nielsen, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2013, 40, 1051.
17. Y. J. Zhou, N. A. Buijs, Z. Zhu, D. O. Gomez, A. Boonsombuti, V. Siewers, J. Nielsen, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 15368.
18. Z. Zhu, Y. J. Zhou, M.-K. Kang, A. Krivoruchko, N. A. Buijs, J. Nielsen, Metab. Eng. 2017, 44, 81.
19. Y. J. Zhou, N. A. Buijs, Z. Zhu, J. Qin, V. Siewers, J. Nielsen, Nat. Comun. 2016, 7, 11709.
20. Z. Zhu, Y. J. Zhou, A. Krivoruchko, M. Grininger, Z. K. Zhao, J. Nielsen, Nat. Chem. Biol. 2017, 13, 360.
21. I. Borodina, K. R. Kildegaard, N. B. Jensen, T. H. Blicher, J. Maury, S. Sherstyk, K. Schneider, P. Lamosa, M. J. Herrgård, I. Rosenstand, F. Öberg, J. Forster, J. Nielsen, Metab. Eng. 2015, 27, 57.
22. Y. Chen, J. Bao, I.-K. Kim, V. Siewers, J. Nielsen, Metab. Eng. 2014, 22, 104.
23. J. M. Otero, D. Cimini, K. R. Patil, S. G. Poulsen, L. Olsson, J. Nielsen, PLoS One 2013, 8, e54144.
24. Y. Ito, T. Hirasawa, H. Shimizu, Biosci. Biotechnol. Biochem. 2014, 78, 151.
25. R. M. Zelle, E. de Hulster, W. A. van Winden, P. de Waard, C. Dijkema, A. A. Winkler, J.-M. A. Geertman, J. P. van Dijken, J. T. Pronk, A. J. A. van Maris, Appl. Environ. Microbiol. 2008, 74, 2766.
26. D. Porro, L. Brambilla, B. M. Ranzi, E. Martegani, L. Alberghina, Biotechnol. Prog. 1995, 11, 294.
27. A. Rodriguez, K. Kildegaard, M. Li, I. Borodina, J. Nielsen, Metab. Eng. 2015, 31, 181.
28. D.-K. Ro, E. M. Paradise, M. Ouellet, K. J. Fisher, K. L. Newman, J. M. Ndungu, K. A. Ho, R. A. Eachus, T. S. Ham, J. Kirby, M. C. Y. Chang, S. T. Withers, Y. Shiba, R. Sarpong, J. D. Keasling, Nature 2006, 440, 940.
29. P. J. Westfall, D. J. Pitera, J. R. Lenihan, D. Eng, F. X. Woolard, R. Regentin, T. Horning, H. Tsuruta, D. J. Melis, A. Owens, S. Fickes, D. Diola, K. R. Benjamin, J. D. Keasling, M. D. Leavell, D. J. McPhee, N. S. Renninger, J. D. Newman, C. J. Paddon, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, E111.
30. P. P. Peralta-Yahya, M. Ouellet, R. Chan, A. Mukhopadhyay, J. D. Keasling, T. S. Lee, Nat. Comun. 2011, 2, 483.
31. G. Scalcinati, C. Knuf, S. Partow, Y. Chen, J. Maury, M. Schalk, L. Daviet, J. Nielsen, V. Siewers, Metab. Eng. 2012, 14, 91.
32. M. A. Asadollahi, J. Maury, K. Møller, K. F. Nielsen, M. Schalk, A. Clark, J. Nielsen, Biotechnol. Bioeng. 2008, 99, 666.
33. J. Qin, Y. J. Zhou, A. Krivoruchko, M. Huang, L. Liu, S. Khoomrung, V. Siewers, B. Jiang, J. Nielsen, Nat. Comun. 2015, 6, 8224.
34. D. Koopman, J. Beekwilder, B. Crimi, A. van Houwelingen, R. D. Hall, D. Bosch, A. J. A. van Maris, J. T. Pronk, J.-M. Daran, Microb. Cell Fact. 2012, 11, 155.
35. M. Li, K. R. Kildegaard, Y. Chen, A. Rodriguezet al., Metab. Eng. 2015, 32, 1.
36. M. Li, K. Schneider, M. Kristensen, I. Borodina, J. Nielsen, Sci. Rep. 2016, 6, 36827.
37. F. M. Szczebara, C. Chandelier, C. Villeret, A. Masurel, S. Bouret, C. Duport, S. Blanchard, A. Groisillier, E. Testet, P. Costaglioli, G. Cauet, E. Degryse, D. Balbuena, J. Winter, T. Achstetter, R. Spagnoli, D. Pompon, B. Dumas, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 143.
38. S. Galanie, K. Thodey, I. J. Trenschard, M. F. Interrante, C. D. Smolke, Science 2015, 349, 1095.
39. Y. Li, S. Li, K. Thodey, I. Trenschard, A. Cravens, C. D. Smolke, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2018, 115, E3922.
40. M. Huang, Y. Bai, S. L. Sjostrom, B. M. Hallström, Z. Liu, D. Petranovic, M. Uhlen, H. N. Joensson, H. Andersson-Svahn, J. Nielsen, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2015, 112, E4689.
41. M. Huang, J. Bao, B. M. Hallström, D. Petranovic, J. Nielsen, Nat. Comun. 2017, 8, 1131.
42. M. Huang, G. Wang, J. Qin, D. Petranovic, J. Nielsen, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2018, 115, E11025.
43. Z. Liu, K. E. J. Tyo, J. L. Martinez, D. Petranovic, J. Nielsen, Biotechnol. Bioeng. 2012, 109, 1259.
44. M. Huang, J. Bao, J. Nielsen, Pharma. Bioprocess. 2014, 2, 167.
45. D. Sleep, G. P. Belfield, A. R. Goodey, Nat. Biotechnol. 1990, 8, 42.
46. L. Liu, J. L. Martinez, Z. Liu, D. Petranovic, J. Nielsen, Metab. Eng. 2014, 21, 9.
47. J. Nielsen, Science 2015, 349, 1050.
48. J. Nielsen, J. D. Keasling, Cell 2016, 164, 1185.
49. A. L. Meadows, K. M. Hawkins, Y. Tsegaye, E. Antipov, Y. Kim, L. Raetz, R. H. Dahl, A. Tai, T. Mahatdejkul-Meadows, L. Xu, L. Zhao, M. S. Dasika, A. Murarka, J. Lenihan, D. Eng, J. S. Leng, C.-L. Liu, J. W. Wenger, H. Jiang, L. Chao, P. Westfall, J. Lai, S. Ganesan, P. Jackson, R. Mans, D. Platt, C. D. Reeves, P. R. Saija, G. Wichmann, V. F. Holmes, K. Benjamin, P. W. Hill, T. S. Gardner, A. E. Tsong, Nature 2016, 537, 694.
50. T. Yu, Y. J. Zhou, M. Huang, Q. Liu, R. Pereira, F. David, J. Nielsen, Cell 2018, 174, 1549.
51. X. Li, Y. Chen, L. Nielsen, Cur. Opin. Biotechnol. 2019, 57, 56.
52. M. Kuyper, H. R. Harhangi, A. K. Stave, A. A. Winkler, M. S. M. Jetten, W. T. de Laat, J. J. den Ridder, H. J. Op den Camp, J. P. van Dijken, J. T. Pronk, FEMS Yeast Res. 2003, 4, 69.
53. M. Kuyper, M. M. P. Hartog, M. J. Toirkens, M. J. H. Almering, A. A. Winkler, J. P. van Dijken, J. T. Pronk, FEMS Yeast Res. 2005, 5, 399.
54. E. M. Young, A. Tong, H. Bui, C. Spofford, H. S. Alper, Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 131.
55. J. Nielsen, Ann. Rev. Biochem. 2017, 86, 245.
56. J. L. DeRisi, V. R. Iyer, P. O. Brown, Science 1997, 278, 680.
57. P. Picotti, M. Clement-Ziza, H. Lam, D. S. Campbell, A. Schmidt, E. W. Deutsch, H. Röst, Z. Sun, O. Rinner, L. Reiter, Q. Shen, J. J. Michaelson, A. Frei, S. Alberti, U. Kusebauch, B. Wollscheid, R. L. Moritz, A. Beyer, R. Aebershold, Nature 2013, 494, 266.
58. C. T. Harbinson, D. B. Gordon, T. I. Lee, N. J. Rinaldi, K. D. Macisaac, T. W. Danford, N. M. Hannett, J. B. Tagne, D. B. Reynolds, J. Yoo, E. G. Jennings, J. Zeitlinger, D. K. Pokholok, M. Kellis, P. A. Rolfe, K. T. Takusagawa, E. S. Lander, D. K. Gifford, E. Fraenkel, R. A. Young, Nature 2004, 431, 99.
59. D. S. Johnson, A. Mortazavi, R. M. Myers, B. Wold, Science 2007, 316, 1497.
60. D. Bergenholm, G. Liu, P. Holland, J. Nielsen, mSystems 2018, 3, e00215.
61. H. Alper, J. Moxley, E. Nevoigt, G. R. Fink, G. Stephanopoulos, Science 2006, 314, 1566.
62. K. A. Curran, A. S. Karim, A. Gupta, H. S. Alper, Metab. Eng. 2013, 19, 88.
63. I. Nookaew, M. Papini, N. Pornputtapong, G. Scalcinati, L. Fagerberg, M. Uhlen, J. Nielsen, Nuc. Acid Res. 2012, 40, 10084.
64. P.-J. Lahtvee, B. J. Sanchez, A. Smialowska, S. Kasvandik, I. E. Elsemman, F. Gatto, J. Nielsen, Cell Syst. 2017, 4, 495.
65. P. Jenjaroenpun, T. Wongsurawat, R. Pereira, P. Patumcharoenpol, D. W. Ussery, J. Nielsen, I. Nookaew, Nucl. Acid Res. 2018, 46, e38.
66. S. G. Villas-Boas, J. Højer-Pedersen, M. Åkesson, J. Smedsgaard, J. Nielsen, Yeast 2005, 22, 1155.
67. S. G. Villas-Boas, S. Mas, M. Åkesson, J. Smedsgaard, J. Nielsen, Mass Spectrom. Rev. 2005, 24, 613.
68. T. Fuhrer, M. Zampieri, D. C. Sevin, U. Sauer, N. Zamboni, Mol. Systems Biol. 2017, 13, 907.
69. M. Mülleder, E. Calvani, M. T. Alam, R. K. Wang, F. Eckerstorfter, A. Zeleznika, M. Ralser, Cell 2016, 167, 553.
70. A. Zelezniak, J. Vowinckel, F. Capuano, C. B. Messner, V. Demichev, N. Polowsky, M. Mülleder, S. Kamrad, B. Klaus, M. A. Keller, M. Ralser, Cell Systems 2018, 7, 269.
71. J. R. Karr, J. C. Sanghvi, D. N. MacKlin, M. V. Gutschow, J. M. Jacobs, B. Bolival, N. Assad-Garcia, J. I. Glass, M. W. Covert, Cell 2012, 150, 389.
72. M. Rizzi, M. Baltes, U. Theobald, M. Reuss, Biotechnol. Bioeng. 1997, 55, 592.
73. E. Klipp, B. Nordlander, R. Krüger, P. Gennemark, S. Hohmann, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 975.
74. E. Petelenz-Kurdziel, C. Kuehn, B. Nordlander, D. Klein, K.-K. Hong, Jacobson, P. Dahl, J. Schaber, J. Nielsen, S. Hohmann, E. Klipp, PLoS Comput. Biol. 2013, 9, e1003084.
75. B. Teusink, M. C. Walsch, K. van Dam, H. V. Westerhoff, Trends Biochem. Sci. 1998, 23, 162.
76. K. van de Poll, A. Kerkenaar, D. H. J. Schambart, J. Bacteriol. 1974, 117, 965.
77. J. H. van Heerden, M. T. Wortel, F. J. Bruggeman, J. J. Heijnen, Y. J. Bollen, R. Planque, J. Hulshof, T. G. O'Toole, S. A. Wahl, B. Teusink, Science 2014, 343, 1245114.
78. D. Fraenkel, J. Nielsen, FEMS Yeast Res. 2016, 16, fov100.
79. E. J. O'Brien, J. M. Monk, B. O. Palsson, Cell 2015, 161, 971.
80. J. Förster, I. Famili, P. Fu, B. Ø. Palsson, J. Nielsen, Genome Res. 2003, 13, 244.
81. M. J. Herrgård, N. Swainston, P. Dobson, W. B. Dunn, K. Y. Arga, M. Arvas, N. Blüthgen, S. Borger, R. Costenboble, M. Heinemann, M. Hucka, N. Le Novère, P. Li, W. Liebermeister, M. L. Mo, A. P. Oliveira, D. Petranovic, S. Pettifer, E. Simeonidis, K. Smallbone, I. Spasic, D. Weichart, R. Brent, D. S. Broomhead, H. V. Westerhoff, B. Kirdar, M. Penttilä, E. Klipp, B. Ø. Palsson, U. Sauer, S. G. Oliver, P. Mendes, J. Nielsen, D. B. Kell, Nat. Biotechnol. 2008, 26, 1155.
82. B. J. Sanchez, J. Nielsen, Integr. Biol. 2015, 7, 846.
83. A. Nilsson, J. Nielsen, Sci. Rep. 2016, 6, 22264.
84. B. J. Sanchez, C. Zhang, A. Nilsson, P.-J. Lahtvee, E. J. Kerkhoven, J. Nielsen, Mol. Sys. Biol. 2017, 13, 935.
85. I. Thiele, R. M. T. Fleming, R. Que, A. Bordbar, D. Diep, B. O. Palsson, PLoS ONE 2012, 7, e45635.