中科院分子植物科学卓越创新中心研究员姜卫红课题组在工业微生物链霉菌中，创建了一种便捷、普适、自发驱动的动态调控系统，可以同时对多个基因进行强度可调的动态转录干预，有效地提高目的产物的合成效率，为微生物天然产物细胞工厂的研究与改造提供了新策略。该成果近日在线发表于《核酸研究》。
　　研究人员在链霉菌中设计构建了一种新型的动态调控系统EQCi，通过使用γ—丁内酯信号分子响应的启动子驱动dCas9基因的表达，将内源性群体感应系统与基因转录抑制技术（CRISPRi）进行有机偶联。EQCi整合二者的技术优点，能够同时对代谢途径中多个基因进行全自动、精细动态调节，且操作简单、适用范围广。同时，研究人员选择具有抗衰老、抗癌和免疫抑制等生物活性的重要天然化合物——雷帕霉素作为目标产物，利用EQCi重塑雷帕霉素工业菌株——雷帕链霉菌的初级代谢网络。通过分别下调三羧酸循环途径、脂肪酸合成途径和莽草酸途径三个初级代谢途径中关键节点基因的转录，以增加雷帕霉素生物合成的前体供应，提高了其效价。
　　进一步使用EQCi系统对三个途径的代谢流进行组合干预，并对每个节点的控制强度进行精细微调，获得的最佳工程菌株中雷帕霉素效价达到1836±191mg/l，为目前报道的最高水平，与出发菌株相比，提高了约660%。此外，研究人员在另一株链霉菌——天蓝色链霉菌中测试了EQCi系统，通过动态控制三羧酸循环中的关键节点，提高了次级代谢产物放线紫红素的产量。
　　专家表示，EQCi系统的创建为链霉菌来源的重要次级代谢天然产物细胞工厂的构建提供了高效、通用的优化策略，并有望拓展到其他工业微生物的分子育种与改造中。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nar/gkaa602
　　（原载于《中国科学报》 2020-08-19 第4版 综合）