谷氨酸棒桿菌是重要的工業(yè)發(fā)酵菌種，被廣泛用于氨基酸、有機(jī)酸的生產(chǎn)。為了提高目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量，代謝途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)往往需要精細(xì)調(diào)控。盡管近年來基于CRISPR的基因組編輯技術(shù)以及基于CRISPRi的基因表達(dá)沉默技術(shù)在谷氨酸棒桿菌中取得了突破，為基因敲除和改造提供了重要工具，但目前可用的基因表達(dá)快速調(diào)控工具還相對有限。
　　中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員鄭平帶領(lǐng)的系統(tǒng)與合成生物技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)和研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統(tǒng)生物學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)合作，前期在谷氨酸棒桿菌中建立了基于人工合成sRNA的基因表達(dá)沉默技術(shù)（Metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum by synthetic small regulatory RNAs. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 2019, 46, 203-208），實(shí)現(xiàn)了染色體基因表達(dá)的快速下調(diào)，單基因弱化效率達(dá)到80%以上。近日，兩研究團(tuán)隊(duì)再次合作，在谷氨酸棒桿菌中開發(fā)建立了基于CRISPR/dCpf1的多基因表達(dá)調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)目標(biāo)基因的快速表達(dá)調(diào)控。首先，該研究在谷氨酸棒桿菌中優(yōu)化了dCpf1的表達(dá)，并通過不同突變位點(diǎn)的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)D917A和E1006A組合突變體具有更好的弱化效果，報(bào)告基因的表達(dá)強(qiáng)度下調(diào)了89%。隨后，研究人員設(shè)計(jì)了基于Golden Gate的crRNA快速構(gòu)建策略，通過一步反應(yīng)，即可快速構(gòu)建包含多個(gè)靶基因結(jié)合序列的crRNA array。利用上述技術(shù)，該研究在谷氨酸棒桿菌中分別進(jìn)行了雙報(bào)告基因以及賴氨酸合成途徑中4個(gè)內(nèi)源基因的同時(shí)弱化，結(jié)果顯示目標(biāo)基因的弱化效率均達(dá)到90%以上，獲得的多基因組合調(diào)控的工程菌株賴氨酸產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率提高了4倍，為谷氨酸棒桿菌的代謝工程改造提供了一種重要的調(diào)控工具。
　　該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持，相關(guān)成果發(fā)表在期刊Frontiers in Bioengineering and Biotechnology。天津工生所和天津科技大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生李明月和天津工生所工程師陳久洲為論文的共同第一作者，鄭平和孫際賓為論文的共同通訊作者。
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　　谷氨酸棒桿菌中基于CRISPR/dCpf1的多基因表達(dá)調(diào)控