我所實現甲醇酵母高效基因編輯

  近日,我所生物催化創新特區研究組(18T6組)周雍進研究員團隊實現了甲醇酵母的高效精確基因編輯。該團隊在甲醇酵母代表菌株多形漢遜酵母中,建立了具有高同源重組效率的精準基因組編輯工具,初步揭示了同源重組和非同源末端連接修復方式的競爭機制;利用該高效遺傳操作平臺,構建了多形漢遜酵母細胞工廠,實現以葡萄糖和甲醇為底物生物合成精細化學品脂肪醇。

  甲醇,作為生物煉制原料,既能有效緩解傳統的生物質或者糧食原料的穩定供給問題,又能實現煤炭和天然氣等資源的潔凈利用。天然甲基營養型多形漢遜酵母能夠高效轉化甲醇,同時有耐高溫等諸多優勢,是甲醇生物轉化的優良細胞工廠宿主。但是,缺乏遺傳操作工具和同源重組效率低等問題嚴重阻礙了漢遜酵母在代謝工程領域的廣泛應用。

  本工作構建和優化了基于CRISPR/Cas9的基因編輯技術,通過優化Cas9蛋白和sgRNA表達,成功將基因編輯效率提高至90%以上;在此基礎上,通過動態調控非同源末端連接關鍵基因KU80和增強同源重組修復蛋白Rad51,Rad52,Sae2表達,將同源重組效率提高到60~70%,并揭示了同源重組和非同源末端連接的競爭關系;依托該系統,成功在漢遜酵母中實現基因無縫敲除、大片段整合以及多片段重組;在漢遜酵母中構建了脂肪醇生物合成途徑,分別以葡萄糖和甲醇為底物實現了漢遜酵母發酵生產脂肪醇。

  該工作于近日發表在《交叉科學》(iScience)上。該工作得到國家自然科學基金、大連市創新基金、我所科研創新基金DMTO項目、BioChE-X等項目的資助。(文/圖 高教琪)

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