科学家在家产微生物中成立新型多靶点动态调控系统
科学家在家产微生物中成立新型多靶点动态调控系统
中国科学院分子植物科学卓越创新中心姜卫红研究员课题组在家产微生物链霉菌中建设了一种便捷、普适、自发驱动的动态调控系统，可以同时对多个基因举办强度可调的动态转录过问，有效地提高目标产品的合成效率，为微生物天然产品细胞工场的研究与改革提供了新计策。该研究成就克日在线颁发于《核酸研究》。
跟着合成生物学的成长，传统的基因敲除和过表达等静态代谢工程手段的范围性逐渐显现，对新技能、新计策的需求日益急切。链霉菌作为一类重要的家产微生物，可以或许发生巨大多样的活性天然产品，如抗生素、抗肿瘤药物和免疫抑制剂等，为人类康健、农业和畜牧业的成长作出了孝敬，但该菌的遗传操纵主要通过静态代谢工程，具有范围性，阻碍了它们在家产微生物中的推广应用。
为此，研究人员在链霉菌中设计构建了一种新型的动态调控系统EQCi，通过利用γ-丁内酯信号分子响应的启动子驱动dCas9基因的表达，将内源性群体感到系统与基因转录抑制技能（CRISPRi）举办有机偶联。EQCi整合二者的技能利益，可以或许同时对代谢途径中多个基因举办全自动、风雅动态调理，且操纵简朴、合用范畴广。同时，研究人员选择具有抗衰老、抗癌和免疫抑制等生物活性的重要天然化合物—雷帕霉素作为方针产品，操作EQCi重塑雷帕霉素家产菌株—雷帕链霉菌的低级代谢网络。通过别离下调三羧酸轮回途径、脂肪酸合成途径和莽草酸途径三个低级代谢途径中要害节点基因的转录，以增加雷帕霉素生物合成的前体供给，提高了其效价。进一步利用EQCi系统对三个途径的代谢流举办组合过问，并对每个节点的节制强度举办风雅微调，得到的最佳工程菌株中雷帕霉素效价到达1836±191 mg/l，为今朝报道的最高程度。与出发菌株对比，提高了约660%。另外，研究人员在另一株链霉菌—天蓝色链霉菌中测试了EQCi系统，通过动态节制三羧酸轮回中的要害节点，提高了次级代谢产品放线紫红素的产量。
专家暗示，EQCi系统的建设为链霉菌来历的重要次级代谢天然产品细胞工场的构建提供了高效、通用的优化计策，并有望拓展到其他家产微生物的分子育种与改革。
相关论文信息：https://academic.oup.com/nar/article/doi/10.1093/nar/gkaa602/5872467?searchresult=1
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