基因组重排系统推进酵母菌株演化

本报北京5月22日电(记者张)英国《自然通讯》杂志22日公布了Sc2.0(真核生物酵母人工基因组合成)国际合作项目的一系列最新成果:许多国家的科学家将基因组重排系统应用于酵母的合成染色体，加速了酵母菌株的进化。这些合成生物技术的最新进展不仅能促进人类药物合成的过程，而且还能进一步加强我们调节和控制生命过程的能力。

酿酒酵母是第一个被全基因组测序的真核生物，但它需要一些修饰来生产特定的产品或忍受苛刻的工业条件。所谓的基因组改组系统旨在通过在合成染色体上改组基因来形成大量的遗传多样性。之后，人们可以根据期望的目标筛选获得的菌株，例如改进产物合成。对于单倍体酵母来说，如果关键基因被删除，它可能会杀死原本高产的菌株。

为了解决这个问题，纽约大学朗尼医学中心的研究小组将含有合成染色体的酵母与野生型酿酒酵母或其近亲悖论酵母杂交。由此获得的二倍体后代比单倍体菌株更强，并能在42℃高温和高咖啡因条件下生长。

在另一项研究中，帝国理工学院的团队将加扰系统应用于携带完全合成的第五号染色体的酵母菌株，以改善药物合成并使该酵母菌株能够代谢另一种糖源。研究人员将青霉素的生物合成途径添加到酵母中，并使用扰频系统处理酵母基因组，最终使其产量翻倍。他们还通过扰频系统利用木糖(木糖广泛存在于植物中)促进酵母菌株的生长。

2012年，中美共同推进Sc2.0国际合作项目，中国科学家人工合成了16条酿酒酵母染色体中的4条，占国际总数的66.7%。这次《自然通讯》发表的一系列论文都是关于酵母基因组重新设计的实验结果。随附的评论证实了这一进展在合成生物学、生物技术和基因组认知方面的潜在应用和影响。