跟人類(lèi)一樣,真菌也有口味之別。漢遜酵母喜歡“吃”甲醇,但它卻是個(gè)只吃飯不干活“懶漢”。中科院大連化物所研究員周雍進(jìn)對(duì)這個(gè)“懶漢”情有獨(dú)鐘,他認(rèn)為只要稍加引導(dǎo),“懶漢”也能變“巧婦”,代謝產(chǎn)生人類(lèi)需要的化學(xué)物質(zhì)。
近日,周雍進(jìn)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了漢遜酵母的高效精確基因編輯,建立了高同源重組效率的精準(zhǔn)基因組編輯工具,初步揭示了同源重組和非同源末端連接修復(fù)方式的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,構(gòu)建了漢遜酵母“細(xì)胞工廠”,實(shí)現(xiàn)以甲醇和葡萄糖為原料合成脂肪醇的過(guò)程。相關(guān)研究?jī)?nèi)容發(fā)表在《交叉科學(xué)》上。
“缺乏遺傳操作工具、同源重組效率低是難以改造漢遜酵母‘懶惰’特性的關(guān)鍵?!敝苡哼M(jìn)表示,研究團(tuán)隊(duì)希望用基因編輯手段剔除掉漢遜酵母基因中阻礙代謝產(chǎn)物合成的部分,增加有助產(chǎn)物合成的基因,讓其高產(chǎn)起來(lái)。
基于CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù),研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化Cas9蛋白和sgRNA表達(dá),成功將基因編輯效率提高至90%以上。在此基礎(chǔ)上,揭示了同源重組和非同源末端連接的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,為此抑制了同源末端連接關(guān)鍵基因KU80的表達(dá),增強(qiáng)了同源重組修復(fù)蛋白R(shí)ad51、Rad52、Sae2表達(dá),成功在漢遜酵母中實(shí)現(xiàn)基因無(wú)縫敲除、大片段整合以及多片段重組,最終將同源重組效率提高到60%~70%?!案念^換面”的漢遜酵母表現(xiàn)優(yōu)異,以甲醇和葡萄糖為底物發(fā)酵生產(chǎn)出脂肪醇。
據(jù)了解,脂肪醇是一種重要的化學(xué)品,洗滌劑、化妝品、醫(yī)藥、潤(rùn)滑油等的制造都離不開(kāi)它??梢哉f(shuō),漢遜酵母就像一座以甲醇和葡萄糖為底物生產(chǎn)脂肪醇的“細(xì)胞工廠”。與工業(yè)上使用羰基合成或油脂氫解法制脂肪醇的方法相比,漢遜酵母所需的底物甲醇和葡萄糖的來(lái)源更廣泛,同時(shí)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程更環(huán)保。
周雍進(jìn)表示,高同源重組效率的精準(zhǔn)基因組編輯工具具有廣譜性,有望應(yīng)用于多種真菌和化學(xué)品的生產(chǎn)中。接下來(lái),團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步研究提高脂肪醇產(chǎn)率的方法,以及該工具在更多復(fù)雜化學(xué)品生產(chǎn)中的作用。