Adaptive Evolution Identifies MHY1 ‐Mediated Transcriptional Reprogramming for Polyphenol Tolerance in Yarrowia lipolytica

生物 基因 遗传学 重编程 转录组 转录因子 表型 雅罗维亚 机制(生物学) 多酚 计算生物学 点突变 模式生物 基因复制 细胞生物学 遗传筛选 实验进化 转录调控 人类进化遗传学 抄写(语言学) 基因组 基因表达调控 突变 基因组进化 突变
作者
H J Zhou,Md Abuhena,Zhihui Shi,Hailin He,Hua Yu,Guokun Wang
出处
期刊:Biotechnology Journal [Wiley]
卷期号:21 (7): e70281-e70281
标识
DOI:10.1002/biot.70281
摘要

Polyphenols are bioactive compounds used in food, beverages, cosmetics, and medicine. Despite their expanding use, the mechanisms of polyphenol toxicity in microbial polyphenol producers and the adaptive strategies that confer tolerance, remain poorly characterized. Here, we applied adaptive laboratory evolution to evolve tolerance to three structurally distinct polyphenols, curcumin, naringenin, and resveratrol in Yarrowia lipolytica. Whole-genome resequencing of tolerant strains revealed recurrent loss-of-function mutations in the morphogenetic transcription factor MHY1 (YALI1_B28150g) and large segmental duplications on chromosome E, indicating multiple evolutionary solutions. Notably, resveratrol-evolved strains showed strong tolerance in the absence of MHY1 mutations, instead relying on chromosome-scale copy-number variation, highlighting compound-specific adaptive routes. Functional reconstruction demonstrated that MHY1 inactivation is sufficient to confer high-level tolerance, as both gene deletion (ΔMHY1) and independent point mutations (F240L, C153*) reproduce the tolerant phenotype across polyphenols. Transcriptomic analysis showed that MHY1 inactivation is associated with a distinct regulatory state characterized by reduced transcriptional representation of stress-associated pathways and relative stabilization of core metabolic functions. Together, these results identify MHY1 loss-of-function as a dominant and transferable regulatory mechanism for polyphenol tolerance, while also revealing alternative genome-level adaptations selected under severe chemical stress.
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