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和人类一样,真菌也有不同的口味。汉逊拉喜欢“吃”甲醇,但它是一个只吃不干活的“懒人”。中科院大连化学物理研究所研究员周对这个“懒人”情有独钟。他认为,只要稍加引导,“懒人”也能成为“聪明的女人”,代谢人类所需的化学物质。

近日,周团队实现了汉逊酵母高效、精确的基因编辑,建立了同源重组效率高的精确基因组编辑工具,初步揭示了同源重组和非同源端连接修复的竞争机制,构建了汉逊酵母“细胞工厂”,实现了甲醇和葡萄糖合成脂肪醇的过程。相关研究内容发表于《交叉科学》。

“遗传操作工具的缺乏和同源重组的低效率是转化汉逊酵母‘懒惰’特性的关键。”周说,研究小组希望通过基因编辑的手段,消除汉逊酵母基因中阻碍代谢产物合成的部分,增加有助于产物合成的基因,使其能够高产。

基于CRISPR/Cas9基因编辑技术,研究团队通过优化Cas9蛋白和sgRNA表达,成功地将基因编辑效率提高到90%以上。在此基础上,揭示了同源重组与非同源端连接的竞争关系,从而抑制了同源端连接关键基因KU80的表达,增强了同源重组修复蛋白Rad51、Rad52和Sae2的表达。在汉逊酵母中成功实现了基因敲除、大片段整合和多片段重组,最终同源重组效率提高到60-70%。以甲醇和葡萄糖为底物的多形汉逊酵母产生脂肪醇。

众所周知,脂肪醇是一种重要的化学物质,制造洗涤剂、化妆品、药品、润滑剂等都离不开它。可以说汉逊酵母就像是一个以甲醇和葡萄糖为底物生产脂肪醇的“细胞工厂”。与羰基合成或油氢解制备脂肪醇的工业方法相比,汉逊酵母所需的底物甲醇和葡萄糖来源更广,整个生产过程更加环保。

周表示,同源重组效率高的精确基因组编辑工具具有广谱性,有望应用于各种真菌和化学品的生产。接下来,该团队将进一步研究提高脂肪醇产量的方法,以及这种工具在生产更复杂化学物质中的作用。(不夜)

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102168

[负责编辑:赵清健]

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