《表2 CRISPR/Cas基因编辑系统在代谢工程改造中的应用》

  提示：宽带有限、当前游客访问压缩模式

本系列图表出处文件名：随高清版一同展现

《CRISPR/Cas基因编辑系统在原核微生物细胞工厂构建中的开发与应用》

1. 获取 高清版本忘记账户？点击这里登录

1. 下载图表忘记账户？点击这里登录

利用CRISPR/Cas基因编辑系统对宿主细胞进行代谢网络调控是该系统一个重要的应用方向。与传统的基因编辑策略相比，CRISPR/Cas基因编辑技术具有效率高、成本低、应用范围广等优势，因此在短时间内便被应用于多种化学品的代谢工程改造和生产中（表2）。Heo等[56]将CRISPR/Cas9技术应用于大肠杆菌中丁醇的生产，通过高效精确地修饰gltA基因的5′-UTR区域，调控gltA基因的表达水平，从而改变TCA循环和丁醇合成之间的碳通量分配，获得一系列不同gltA表达水平的丁醇生产菌株，其中最优菌株柠檬酸合成酶活性为出发菌的55%，丁醇产量提高了1.3倍。Meng等[5]在大肠杆菌琥珀酸的生产研究中利用λ-red重组系统并未实现外源pyc基因在大肠杆菌染色体上的整合，然而利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功将来自谷氨酸棒杆菌大片段的pyc基因整合到大肠杆菌的基因组中，细菌的比生长速率提高了39%，丙酮酸副产物的产量减少了50%，琥珀酸得率提升至1.4 mol/mol葡萄糖，达到理论最大得率的82%。Bassalo等[57]利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，在大肠杆菌中进行异丁醇的生产，该研究利用转化耦联重组技术（Transformation-associated recombination，TAR）将5个异丁醇合成相关基因（alsS、ilvC、ilcD、kivD、adhA）进行快速组装，获得了一个长达10 kb的基因簇，随后发挥CRISPR系统在基因编辑方面的优势，将该基因簇一步插入大肠杆菌基因组中，从而实现了异丁醇合成途径在菌株中的一步构建，最后通过筛选获得的最优菌株，其异丁醇产量可达2.2 g/L。Zhu等[48]通过构建的三质粒CRISPR/Cas9系统优化大肠杆菌的木糖利用能力，凭借高效的多位点编辑效率，同时调控木糖利用途径中3个靶点的RBS序列，从得到的菌株中随机挑选200株进行验证，73%的菌株达到三位点的同时突变；通过富集筛选后，最优菌株的木糖利用率与出发菌株相比得到了3倍的提升，为进一步构建高效利用木质纤维素资源生产化学品的细胞工厂奠定了基础。