基因增变器驱动的酿酒酵母基因组连续进化

酿酒酵母是工业生物技术最常用的底盘细胞之一,被广泛应用于生物基化学品和高附加值产品的大规模生产。鉴于生物体系代谢和调控网络的复杂性,由多基因协同控制的复杂生理性状的改造通常需要采取全基因组进化来实现。为实现酿酒酵母基因组的快速进化,本研究采用CRISPR干扰技术(CRISPRi)调控与染色体复制和稳定性相关基因(MSH2、TSA1、RAD27和CLB5,即增变基因)的表达水平,构建了能够调控酿酒酵母基因组突变率和突变类型的基因增变器。利用基因增变器提高酿酒酵母的β-胡萝卜素合成水平、木糖利用效率和异丁醇耐受性。此外,构建了混合基因增变器和多重基因增变器,进一步探究了不同表型基因组进化所需的最佳突变类型以及不同突变类型之间的协同进化机制。本研究不仅可用于创建高性能酿酒酵母细胞工厂,还有可能发展一个具有普遍适用性的基因组连续进化策略。