酵母表面展示（Yeast Surface Display, YSD）技术是蛋白质工程和合成生物学领域的重要工具，已广泛应用于抗体筛选、酶工程、工业催化和环境生物技术等方向。与噬菌体和细菌展示系统相比，酵母展示具有真核表达、蛋白折叠和翻译后修饰等优势，特别适合复杂蛋白、多肽和抗体文库的高通量筛选。然而，现有酵母展示体系仍普遍受限于底盘菌株分泌途径中蛋白降解、展示锚定效率不足以及空间位阻效应等问题，导致外源蛋白展示效率低、稳定性差和适用范围有限，制约了其在工业级应用中的进一步拓展。

针对上述瓶颈，中国科学院天津工业生物技术研究所张燕飞研究员、赵国屏院士研究团队采用系统工程化策略，以酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae CEN.PK2-1C为底盘，开发了一个高性能酵母表面展示平台CEN-Display，为酵母底盘的新型表面展示工具开发提供了重要支撑。

研究团队首先对CEN.PK2-1C底盘进行理性改造，通过敲除关键液泡蛋白酶基因PEP4和PRB1，降低分泌途径中的蛋白降解，同时敲除CAN1以调节膜通透性。在展示系统设计方面，团队重新构建了展示表达载体，并引入人工设计的超长刚性连接肽，以缓解目标蛋白在细胞壁表面的空间位阻，提高底物可及性和展示稳定性。在优化菌株和表达载体后，团队系统评估了八种候选GPI锚定蛋白，并结合培养条件优化，最终筛选出28_YI作为高效稳定的锚定模块。结果显示，在α-半乳糖苷酶展示中，基于28_YI的CEN-Display系统展示效率最高可达71.3%，相较传统Aga1–Aga2双组分展示系统，展示酶活提升约63.5%。这一结果表明，28_YI锚定模块能够显著提升酵母表面展示效率和功能蛋白稳定性。

为进一步验证平台的通用性，研究团队将CEN-Display应用于复杂大分子酶 β-葡萄糖苷酶（BGL1）和小分子纳米抗体VHH 7D12的展示。结果表明，该平台不仅能够有效提升复杂酶类蛋白的展示水平，也能稳定展示易降解的小分子抗体片段，展现出良好的分子尺寸适配性、展示稳定性和应用扩展潜力。

该研究为高效酵母展示平台开发提供了新的底盘和工具，拓展了CEN.PK系列酿酒酵母在蛋白质工程中的应用边界。CEN-Display平台有望广泛应用于多肽、酶和抗体文库的高通量筛选，并在生物医药、酶工程、蛋白质定向进化和工业生物催化等领域推动从基础研究到产业化应用的持续创新。

该研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、天津市重大专项、国家自然科学基金以及中国科学院国际科学计划项目的资助。相关成果已发表于国际学术期刊Bioresource Technology，并申请专利1项。中国科学院天津工业生物技术研究所博士研究生李峥峥为论文第一作者，张燕飞研究员、赵国屏院士与比利时弗兰德生物技术研究院的Kevin J. Verstrepen教授为论文的共同通讯作者。

论文链接

摘要图

CEN-Display系统的设计、构建与功能表征

不同 GPI 锚定蛋白在CEN-Display系统中的展示性能评估

28_YI锚定展示系统的通用性评价