利用重组菌表达生产外源蛋白产物已经成功走向商业化的道路。近年来，作为真核细胞的酵母表达系统，是继大肠杆菌表达系统后最为流行的一种表达系统。相比于哺乳动物和昆虫细胞系统，毕赤酵母表达系统有着更高的效益。目前，甲醇营养型毕赤酵母 (Pichia pastoris)是一种较为普遍的酵母表达系统，它的两个基因 AOX1 和 AOX2 都可以编码醇氧化酶（AOX），利用甲醇诱导可以启动 AOX1基因的信号转录和翻译。毕赤酵母最重要的特点是可以利用甲醇作为唯一碳源，将嵌入 AOX1 的外源蛋白基因表达出来，根据利用甲醇的能力，可以将细胞分为甲醇利用快型菌(Methanol utilization plus, Mut+，AOX1 与 AOX2 基因完好，可快速利用甲醇，其代表为 GS115 菌株)，甲醇慢速利用型菌(Methanol utilization slow, Muts，利用甲醇的 AOX1基因遭到破坏，AOX2 基因完好，因此甲醇利用能力下降，易出现甲醇中毒现象，其代表为 KM71 菌株)，和非甲醇依赖型菌 (Methanol utilization minus , Mut-，不能表达醇氧化酶，甲醇不作为碳源只作为诱导剂少量添加)。
毕赤酵母生产外源蛋白时，由于外源基因被整合在 AOX1 启动子上，因此，它具有如下优点：AOX1 启动子有强启动性和强诱导性；分泌的糖蛋白的糖基化位点与哺乳类细胞相同，具有可进行磷酸化、脂酞化和蛋白折叠，形成二硫键等典型的真核生物细胞翻译后的修饰功能，因此免疫原性较低，分泌的动物和人源蛋白临床应用更佳；表达效率高，一般情况下所分泌的外源蛋白占总蛋白的比例都超过 30%；外源基因遗传稳定；可高密度发酵，生产放大比较简单。因此，该表达系统在医药蛋白或抗体药物、食品、动物饲料添加剂生产上都有广泛的应用。
然而毕赤酵母表达外源蛋白的发酵过程存在着一些不利于生产的特征：发酵生产过程氧耗大、能耗大，操作成本高；蛋白表达过程有强烈的时变特征，高产稳产不易，发酵周期长；细胞容易衰亡、代谢活性难以长期维持，蛋白表达难以持续积累。因此需要进一步探寻可提高发酵性能的策略和手段。
利用重组毕赤酵母生产外源药物蛋白分成两个阶段：细胞生长阶段和甲醇诱导表达蛋白阶段。在这两个阶段，菌体使用的碳源类型不同。细胞生长阶段，重组毕赤酵母生长情况类似于其他酵母，该阶段控制策略的主要目标就是提高固定培养时间内的菌体浓度，为实施后续的蛋白诱导表达打下基础。该阶段还可再细分为甘油分批和流加培养两个子阶段，主要目的是为了防止高浓度甘油对菌体生长的抑制，在生长阶段后期进行甘油限制性流加。与外源蛋白产量和质量直接相关的是第二阶段，该阶段随着诱导剂甲醇的加入，AOX 启动子被激活，随之翻译和转录嵌入在 AOX 基因上的外源蛋白。
甲醇进入到毕赤酵母细胞内的过氧化物酶体后，在醇氧化酶（AOX）的催化作用下与 O2发生反应，生成甲醛（HCHO）。一部分甲醛离开过氧化物酶体进入细胞质，在甲醛脱氢酶和甲酸脱氢酶作用下，最终氧化生成 CO2。此时 1 mol 甲醇完全氧化可以生成2 mol 的还原型辅酶 NADH 和 1 molCO2。另外一部分甲醛则在过氧化酶体内的二羟基丙酮合成酶（DHAS）催化下与 5-磷酸木酮糖反应，生成二羟基丙酮（DHA）和 3-磷酸甘油醛（GAP）。DHA 和 GAP 进入细胞质后，分别在二羟基丙酮激酶、1,6-二磷酸果糖醛缩酶和 1,6-二磷酸果糖磷酸酶的作用下，或进入到戊糖途径 HMP，或经糖酵解途径EMP 转变为丙酮酸后再进入到 TCA 循环。上述过程还伴随有大量能量物质的生成，可为菌体生长、维持代谢和蛋白合成提供所需的前体物质和能量物质。
关于细胞利用甲醇的代谢分配比问题，主要存在着两种看法。Veenhuis等认为，细胞利用大部分甲醇异化供能，少部分甲醇则进入 TCA 循环，为合成目标蛋白提供所需的前体物质。这种观点被许多学者广泛接受和认可。同时，也有一些学者如 Sibirny等认为，甲醇异化代谢途径的主要作用只是保护细胞不因大量甲醇的残留而中毒，绝大部分甲醇进入到了 TCA 循环的供能和蛋白合成途径。但是，文献并没有阐述主要产能途径是否受外界环境的影响。
探讨甲醇型毕赤酵母表达系统的多种表达策略以及效果一直是国内外论文研究的重点。除了对酵母菌自身进行分子改造，发酵过程的优化与控制也是有效实施表达策略、提高发酵性能的重要手段。发酵控制策略包括但不局限于：1）通过实验数据建立细胞生长模型或甲醇消耗模型，构建流加控制系统；2）开发或改善各类实时监测发酵表观参数的设备，如研发更精确的甲醇在线检测器等；3）使用共混流加诱导等方法改善细胞对甲醇的适应能力。由于甲醇浓度、pH 最佳控制水平、低温诱导的作用、以及非限制性碳源与甲醇的共混流加诱导等因素对不同菌种和目标产物具有特异性，该领域的研究和报道较为集中。
课题组前期研究工作表明降低诱导温度可以显著提高目标蛋白 pIFN-α 在毕赤酵母中的产量和抗病毒活性。在 Dragosis 等文中,通过转录水平的检测发现，以葡萄糖为培养基时,TCA 循环在低温下处于上调水平，但文献并未阐述这一发现对蛋白合成能量供应的正面作用。而另一种毕赤酵母发酵优化策略—诱导期混加山梨醇在规模化生产中具有更易于操作的优势。 Celik E 等人指出，诱导期山梨醇的添加可以起到多重作用：缩短细胞对甲醇诱导环境的适应时间，降低细胞死亡率，进一步提高细胞浓度，消除乳酸积累和提高氧的利用能力等。汪志浩等人在研究中发现，以山梨醇作为辅助碳源，混合甲醇进行诱导优于其他碳源的混合诱导。因此，甲醇/山梨醇共混流加诱导的方法也被广泛采用。
