首页> 学术交流> 学术活动

基于群体感应系统和抑制型小RNA的代谢网络动态调控策略

作者:刘长军

生物制造技术是一项前沿生物技术,是未来制造业发展必须具备的核心技术之一。目前市场上依靠生物制造技术生产的产品种类还十分有限,许多有应用前景的合成目标物仍停留在实验室阶段,其中的重要原因之一是具有高效合成能力的菌株研发较为困难。为得到能应用于工业生产的高产菌株,需要对底盘细胞进行合理改造,调控其代谢网络,使代谢流集中于目标产物的合成途径以减少能量损失。在不影响细胞工厂复制能力的条件下,提高每个细胞的合成效率,从而最终提高目标产物的合成滴度。

为开发动态调控多个代谢途径的高效代谢调控手段,湖南科技大学合成生物学课题组与国民核生化灾害防护国家重点实验室联合发表Cell Reports文章“A dynamic and multilocus metabolic regulation strategy using quorum-sensing-controlled bacterial small RNA”,本文的通讯作者为张东裔教授与孟尔副教授,第一作者为鲍邵衡博士。该文报道了一种基于群体感应系统和抑制型小RNA的代谢网络动态调控策略。该策略在低细胞密度环境下不抑制基因表达;而在高细胞密度环境下有效抑制多个基因的mRNA翻译过程。经过数学建模预测,团队筛选了转录因子LuxR的多个突变体,精确、动态调控分子伴侣Hfq的表达水平,成功实现了在不影响细胞生长的条件下有效抑制多个生长必需基因的表达水平。此外,该策略还应用于包括蒎烯(Pinene)、并环萜烯(Pentalenene)以及裸盖菇素(Psilocybin)在内的多个高价值产物的合成研究中。团队通过挖掘48个大肠杆菌内源基因,发现还原型辅酶IINADPH)是合成萜类产物蒎烯与并环萜烯的重要原料,并通过组合抑制手段成功将蒎烯与并环萜烯的合成滴度分别提升了365.3%79.5%。此外,该策略还应用于吲哚类产物裸盖菇素的合成研究中,利用组合抑制手段成功将其滴度提升了302.9%,充分验证了该策略具有广泛的目标物普适性。

本文提出的多基因动态调控策略具有操作方便、多点调控、动态抑制、目标物普适性等特点,为提升生物合成能力、构建高产工业菌株提供了新策略和新思路。

Cell(细胞)、Nature(自然)、Science(科学)是生命科学领域公认的三大顶级学术期刊,并称CNS。受容量限制,CNS通过创建子刊的方式,为其所认可的高水平研究成果提供更大的展现平台。Cell Reports是《Cell》的子刊,是Cell出版集团旗下2011年创建的开放获取期刊,20121月发表第一期。Cell Reports致力于报道生命科学领域的高质量研究成果,在接受标准长度研究论文的同时,主要集中于刊发短小、单个观点的文章以促进新观点、新技术、新方向的推广,因此这一期刊命名为Reports。与所有Cell出版社期刊一样,这份期刊的审稿标准也是新的生物观点。Cell Reports目前最新影响因子9.4,中科院分区一区,具有非常高的学术认可度。

TOP