谷氨酸棒杆菌人工染色体载体技术问世

近日，广东工业大学生物医学院教授林章凛在谷氨酸棒杆菌人工染色体媒体基因组迭代更换技术的基础上，与合作伙伴合作，为谷氨酸棒杆菌高效基因组的形成提供了新的能量使用技术。相关成果在生物技术趋势中公布(Trends in Biotechnology)。

记者了解到，这项工作意味着工业微生物底盘细胞在酵母和大肠杆菌后基因组的设计和合成方面取得了重要进展。相关技术已申请中国发明专利和国际专利。

生命基因组从零开始设计和合成，有利于基因组框架分析、基因编码解耦、基因组重新排序和人工进化的扩展。基因组的产生在酵母和大肠杆菌的酿造方面取得了重要进展，并扩展到高等生物，如小碗苔藓。主要瓶颈在于大片段DNA的导入和基因组的更换。

酿造酵母具有可转换大DNA片段的自然机制，包括酵母人工染色体介质和高效同源重组机制;近年来，基于细菌人工染色体介质的大肠杆菌得到了发展λ-Red重组技术为基因组合生成提供了关键基础。然而，对于更多宿主的基因组生成，上述两个瓶颈仍然需要处理。

谷氨酸棒杆菌是一种重要的工业微生物，广泛应用于生产氨基酸、有机酸和生物基化学品。在国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持下，林章凛团队、华南理工大学生物科学与工程学院副教授叶燕锐团队创新开发了继酿酒酵母人工染色体载体和大肠杆菌人工染色体媒体之后的第三种微生物人工染色体媒体谷氨酸棒杆菌人工染色体。

研究小组Rece/Rect重组酶系统通过核酸内切酶I-SceI和核酸内切酶的集成，进一步建立了谷氨酸棒杆菌大片段DNA高效更换方法基因组迭代更换技术。利用这一战略，研究小组成功地将361千字节生成型DNA集成到谷氨酸棒杆菌的基因组中，取代了16%(524千字节)的野生基因组，并构建了半合成型菌种semi-synCG-A。

为革兰氏阳性细菌大空间通行载体的设计提供了重要的参考，谷氨酸棒杆菌人工染色体媒介的设计原则;I-Scei核酸内切酶和Rece/Rect重组酶可用于广泛的宿主，并为其他基因组的更换提供新的技术解决方案。此外，研究小组还致力于通过相关的loxpsym位点引导和进化，改善生成基因组的重排和装饰。在稳步推进谷氨酸棒杆菌基因组的设计和生成方面，研究小组有望实现继酵母和大肠杆菌酿造之后第三个微生物基因组的全合成。