天津工生所在微生物代謝調控技術研究中取得進展

　　代謝調控技術是構建微生物細胞工廠的重要技術手段，構建高效平衡的代謝途徑能夠抑制副產物或者中間產物的積累，提高目標化合物產量。代謝途徑的優化一般是在轉錄水平和翻譯水平上進行代謝途徑基因的優化，包括啟動子工程、RBSs工程、DNA拷貝數、細胞器的劃分和動態啟動子調控等。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所研究員張學禮帶領的微生物代謝工程研究團隊和研究員畢昌昊帶領的代謝工程與合成生物學技術研究團隊合作，在微生物代謝調控技術方面取得新進展。該研究設計了一種基于起始密碼子的組合調控策略（Combinatorial Modulation of Initial Codons, CMIC）用于多基因代謝途徑的調控優化，并將CMIC策略應用于調控優化玉米黃素合成途徑中的三個基因crtI、crtY和crtZ，實驗獲得了一株玉米黃素的產量和單位細胞產率為比對照菌株均有接近10倍提高的菌株，通過RT-qPCR、SDS-PAGE和蛋白質譜的實驗證實了non-ATG的非天然起始密碼子影響了crt基因在翻譯水平上的表達，而不是影響了crt基因在轉錄水平上的表達。該研究建立了一種新型的基于起始密碼子的代謝調控技術，具有廣泛的應用前景。

　　該研究得到中科院重點項目和國家自然科學基金等的支持。相關成果發表在MicrobiologyOpen 雜志上。天津工生所和南京理工大學聯合培養博士生吳再強為論文第一作者，畢昌昊和張學禮為論文的通訊作者。

圖1 CMIC庫的構建流程。（A）引物設計，引物包括BsaI酶切位點，接頭和隨機的起始密碼子NNN；（B）用于組裝質粒的DNA片段，包含所要調控的基因；（C）CMIC質粒庫的結構，所構建的質粒庫包含所有需要調控的基因以及各種各樣的隨機起始密碼子NNN的組合。

圖2 基于起始密碼子庫的pCrtZYIlib的玉米黃素產量和單位細胞產率。（a）pCrtZYIlib庫在LB平板上的單克隆；（b）在試管中培養挑選后的菌株；（c）對照菌株PHY01(pCrtZYIATG)和9株實驗菌株，PHY01(pCrtZYI1)至PHY01(pCrtZYI9)的玉米黃素的產量（mg/L）；（d）對照菌株PHY01(pCrtZYIATG)和9株實驗菌株，PHY01(pCrtZYI1)至PHY01(pCrtZYI9)的玉米黃素的產量（mg/g）。***P < 0.001, **P < 0.01, *P < 0.05。