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7月12日，記者從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，該所研究員周雍進團隊在畢赤酵母方面的研究取得新進展，構(gòu)建了基因編輯工具，強化了同源重組從而實現(xiàn)了基因精準編輯，鑒定了染色體基因整合位點并表征了系列不同表達強度的啟動子，發(fā)展了雙因素調(diào)控策略調(diào)控了脂肪醇生物合成。相關(guān)研究成果發(fā)表在《核酸研究》上。
甲醇酵母的代表性菌株畢赤酵母以甲醇為“食物”，其具有高密度發(fā)酵的優(yōu)點，每個細胞就像一個催化工廠，在生產(chǎn)脂肪醇等人類所需化合物方面具有潛在價值。構(gòu)建畢赤酵母細胞工廠，往往需要將外源基因植入細胞基因組中，讓植入基因?qū)崿F(xiàn)表達。然而，基因的隨機重組大大降低了外源基因的“移植成功率”。同時，外源基因的隨機插入，或?qū)е录毎劳龌蚬δ苁軗p。此外，成功“打入”細胞內(nèi)部的外源基因，或由于缺乏啟動子而不能正常表達，導致了“顆粒無收”。
針對這些問題，研究團隊強化了畢赤酵母同源重組效率，發(fā)現(xiàn)了限制同源重組修復的關(guān)鍵基因RAD52，其高表達能將單基因編輯效率提升至90%。此后，研究團隊發(fā)現(xiàn)，敲除MPH1基因可以使多片段重組效率提升13.5倍。在此基礎(chǔ)上，他們鑒定出46個可用于外源基因整合的中性位點，這些中性位點可以放置外源基因且不影響細胞功能；鑒定并表征了18個常用啟動子的表達情況。
研究團隊發(fā)現(xiàn)，不同啟動子和中性位點的組合會導致脂肪醇產(chǎn)量的巨大差異，由此發(fā)展出雙因素調(diào)控策略，實現(xiàn)了脂肪醇合成效率的調(diào)控，其中最高產(chǎn)量和最低產(chǎn)量的差異達到30倍。歷時3年，研究團隊建立了畢赤酵母高效基因編輯系統(tǒng)。
周雍進表示，理論上，該系統(tǒng)可以在1個畢赤酵母穩(wěn)定裝載超過100個外源基因，并能實現(xiàn)基因表達的精準調(diào)控，為畢赤酵母的合成生物學研究提供便利，也為其他非常規(guī)酵母代謝工程改造提供借鑒。（科技日報 記者郝曉明）
