赵惠民教授团队最新文章：代谢工程革命性工具

　　伊利诺伊大学Carl R. Woese遗传生物学研究所（IGB）的生物系统设计科学家，在化学和生物分子工程杰出教授赵惠民（Huimin Zhao）的带领下，开发了一种代谢工程革新方法。

　　

代谢工程涉及使用修改或删除某些基因的工程菌生产高附加值产品，例如生物燃料和化学品等。为了实现特定目标，人们需要修饰基因组中许多基因位点。

“找到可用于表型改善的代谢工程靶点很容易，”这篇《Nature Communications》的文章作者，IGB访问学者Jiazhang Lian说。“但是，如何组装这些有益的基因修饰一直都是代谢工程领域不得不面对的艰巨挑战之一。”

传统上，研究人员需经历一系列耗时耗力的单靶点检测步骤。于是，赵教授团队决定创建一种简便的、可同时执行所有检测步骤的方法。

依托CRISPR系统，研究人员将转录激活、转录干扰和基因缺失三种常见的基因操纵手段组合起来，加快了工程菌改造优化效率。

“我们现在可同时处理20个靶点，”赵教授说。“我们以一种组合的方式研究所有这些操纵靶点，快速获得能带来最高产量或生产效率的最佳排列组合方式。”

文中，研究人员使用广泛用于酿酒、烘培和生物燃料生产的酵母测试了这一方法。结果表明该方法（称为CRISPR-AID）改善了特定产物的产量。

“如果我们把代谢工程比作管理篮球队，优良的组合方式才能制造一支强大的队伍，”Lian说。“因此，我们才需要明确谁和谁在一起能合作和协同工作。”

CRISPR-AID能在上千种乃至上万种选择中，高效地为研究人员提供最佳解。

作为合成生物实验室的负责人，赵教授还计划开发高通量筛选或机器人筛选系统，例如IGB的iBioFAB，可自动化生产合成生物系统。

“我相信，结合了高通量筛选能力的CRISPR-AID将大大推动未来代谢工程发展，”Lian说。

赵教授还希望用他们这个方法测试其他生物体，以检测CRISPR-AID的兼容性。最后，他们认为如果能扩展到整个基因组规模，即同时检测生命体内所有基因，这将为代谢工程领域带来重大飞跃。

原文检索：Combinatorial metabolic engineering using an orthogonal tri-functional CRISPR system
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（生物通：欧阳沐）