近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物催化創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員周雍進(jìn)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了甲醇酵母的高效精確基因編輯。該團(tuán)隊(duì)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(zhǔn)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(fù)方式的競爭機(jī)制；利用該高效遺傳操作平臺，構(gòu)建了多形漢遜酵母細(xì)胞工廠，實(shí)現(xiàn)以葡萄糖和甲醇為底物生物合成精細(xì)化學(xué)品脂肪醇。

甲醇，作為生物煉制原料，既能有效緩解傳統(tǒng)的生物質(zhì)或者糧食原料的穩(wěn)定供給問題，又能實(shí)現(xiàn)煤炭和天然氣等資源的潔凈利用。天然甲基營養(yǎng)型多形漢遜酵母能夠高效轉(zhuǎn)化甲醇，同時有耐高溫等諸多優(yōu)勢，是甲醇生物轉(zhuǎn)化的優(yōu)良細(xì)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(yán)重阻礙了漢遜酵母在代謝工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

該工作構(gòu)建和優(yōu)化了基于CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù)，通過優(yōu)化Cas9蛋白和sgRNA表達(dá)，成功將基因編輯效率提高至90%以上；在此基礎(chǔ)上，通過動態(tài)調(diào)控非同源末端連接關(guān)鍵基因KU80和增強(qiáng)同源重組修復(fù)蛋白Rad51，Rad52，Sae2表達(dá)，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(guān)系；依托該系統(tǒng)，成功在漢遜酵母中實(shí)現(xiàn)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(gòu)建了脂肪醇生物合成途徑，分別以葡萄糖和甲醇為底物實(shí)現(xiàn)了漢遜酵母發(fā)酵生產(chǎn)脂肪醇。

該工作于近日發(fā)表在《交叉科學(xué)》（iScience）上。該工作得到國家自然科學(xué)基金、大連市創(chuàng)新基金、大連化物所科研創(chuàng)新基金DMTO項(xiàng)目、BioChE-X等項(xiàng)目的資助。

大連化物所實(shí)現(xiàn)甲醇酵母高效基因編輯