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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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天津工生所在谷氨酸棒桿菌多基因表達調(diào)控技術(shù)方面取得進展

2020-05-28 天津工業(yè)生物技術(shù)研究所

【字體：大中小】

語音播報

　　中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員鄭平帶領(lǐng)的系統(tǒng)與合成生物技術(shù)研究團隊和研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統(tǒng)生物學中心研究團隊合作，前期在谷氨酸棒桿菌中建立了基于人工合成sRNA的基因表達沉默技術(shù)（Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum by synthetic small regulatory RNAs. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 2019, 46, 203-208），實現(xiàn)了染色體基因表達的快速下調(diào)，單基因弱化效率達到80%以上。近日，兩研究團隊再次合作，在谷氨酸棒桿菌中開發(fā)建立了基于CRISPR/dCpf1的多基因表達調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了多個目標基因的快速表達調(diào)控。首先，該研究在谷氨酸棒桿菌中優(yōu)化了dCpf1的表達，并通過不同突變位點的驗證，發(fā)現(xiàn)D917A和E1006A組合突變體具有更好的弱化效果，報告基因的表達強度下調(diào)了89%。隨后，研究人員設(shè)計了基于Golden Gate的crRNA快速構(gòu)建策略，通過一步反應，即可快速構(gòu)建包含多個靶基因結(jié)合序列的crRNA array。利用上述技術(shù)，該研究在谷氨酸棒桿菌中分別進行了雙報告基因以及賴氨酸合成途徑中4個內(nèi)源基因的同時弱化，結(jié)果顯示目標基因的弱化效率均達到90%以上，獲得的多基因組合調(diào)控的工程菌株賴氨酸產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率提高了4倍，為谷氨酸棒桿菌的代謝工程改造提供了一種重要的調(diào)控工具。

　　該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目的支持，相關(guān)成果發(fā)表在期刊Frontiers in Bioengineering and Biotechnology。天津工生所和天津科技大學聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生李明月和天津工生所工程師陳久洲為論文的共同第一作者，鄭平和孫際賓為論文的共同通訊作者。

　　文章鏈接

谷氨酸棒桿菌中基于CRISPR/dCpf1的多基因表達調(diào)控

　　谷氨酸棒桿菌是重要的工業(yè)發(fā)酵菌種，被廣泛用于氨基酸、有機酸的生產(chǎn)。為了提高目標產(chǎn)物的產(chǎn)量，代謝途徑關(guān)鍵基因的表達往往需要精細調(diào)控。盡管近年來基于CRISPR的基因組編輯技術(shù)以及基于CRISPRi的基因表達沉默技術(shù)在谷氨酸棒桿菌中取得了突破，為基因敲除和改造提供了重要工具，但目前可用的基因表達快速調(diào)控工具還相對有限。
　　中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員鄭平帶領(lǐng)的系統(tǒng)與合成生物技術(shù)研究團隊和研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統(tǒng)生物學中心研究團隊合作，前期在谷氨酸棒桿菌中建立了基于人工合成sRNA的基因表達沉默技術(shù)（Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum by synthetic small regulatory RNAs. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 2019, 46, 203-208），實現(xiàn)了染色體基因表達的快速下調(diào)，單基因弱化效率達到80%以上。近日，兩研究團隊再次合作，在谷氨酸棒桿菌中開發(fā)建立了基于CRISPR/dCpf1的多基因表達調(diào)控技術(shù)，實現(xiàn)了多個目標基因的快速表達調(diào)控。首先，該研究在谷氨酸棒桿菌中優(yōu)化了dCpf1的表達，并通過不同突變位點的驗證，發(fā)現(xiàn)D917A和E1006A組合突變體具有更好的弱化效果，報告基因的表達強度下調(diào)了89%。隨后，研究人員設(shè)計了基于Golden Gate的crRNA快速構(gòu)建策略，通過一步反應，即可快速構(gòu)建包含多個靶基因結(jié)合序列的crRNA array。利用上述技術(shù)，該研究在谷氨酸棒桿菌中分別進行了雙報告基因以及賴氨酸合成途徑中4個內(nèi)源基因的同時弱化，結(jié)果顯示目標基因的弱化效率均達到90%以上，獲得的多基因組合調(diào)控的工程菌株賴氨酸產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率提高了4倍，為谷氨酸棒桿菌的代謝工程改造提供了一種重要的調(diào)控工具。
　　該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目的支持，相關(guān)成果發(fā)表在期刊Frontiers in Bioengineering and Biotechnology。天津工生所和天津科技大學聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生李明月和天津工生所工程師陳久洲為論文的共同第一作者，鄭平和孫際賓為論文的共同通訊作者。
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　　谷氨酸棒桿菌中基于CRISPR/dCpf1的多基因表達調(diào)控

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