Разработана новая автономная система динамической регуляции в стрептомицетах

Микроорганизмы используются как возобновляемые клеточные фабрики для производства фармацевтических препаратов, биотоплива и биохимикатов. Однако статические методы инженерии часто приводят к метаболическому дисбалансу, накоплению промежуточных продуктов и замедлению роста, что ограничивает выход целевых продуктов.

Динамическая регуляция на основе чувства кворума (QS) стала эффективной стратегией для оптимизации выхода продуктов. Однако такие QS-системы часто создаются на основе гетерологичных компонентов и требуют трудоемкой настройки, что ограничивает их применение в промышленных штаммах.

Исследовательская группа под руководством доктора Цзян Вэйхун из Центра передового опыта в области молекулярных наук о растениях Китайской академии наук разработала новую QS-систему, напрямую интегрировав эндогенную QS-систему с CRISPRi в промышленном штамме Streptomyces rapamycinicus, продуцирующем рапамицин. Система получила название EQCi.

Исследование было опубликовано в Nucleic Acids Research 15 июля.

EQCi сочетает преимущества QS-системы и CRISPRi, обеспечивая настраиваемую, автономную и динамическую регуляцию нескольких мишеней одновременно.

С помощью EQCi ученые подавили экспрессию трех ключевых узлов в основных метаболических путях, чтобы перенаправить поток метаболитов на биосинтез рапамицина. Это значительно увеличило его выход.

Последующее применение EQCi для одновременной регуляции этих трех узлов с точно настроенной силой репрессии повысило выход рапамицина примерно на 660%, достигнув рекордного показателя (1836 ± 191 мг/л).

По сравнению со статическими стратегиями, регуляция на основе EQCi существенно повышает выход рапамицина, не влияя на рост клеток. Это указывает на способность системы находить баланс между основными метаболическими путями и синтезом продукта.

Исследование предлагает удобную и эффективную стратегию для улучшения промышленных штаммов и имеет потенциал для применения в других микроорганизмах. Работа поддержана Национальной ключевой программой исследований и разработок и Национальным фондом естественных наук Китая.