近日，微生物技术国家重点实验室（研究院）卞小莹教授课题组在微生物合成生物学方向取得突破。相关研究成果以“Rational construction of genome-reduced Burkholderiales chassis facilitates efficient heterologous production of natural products from proteobacteria”为题，在线发表于Nature Communications（五年IF=15.805）。微生物技术国家重点实验室博士研究生刘嘉琪为第一作者，卞小莹教授为论文唯一通讯作者，微生物技术国家重点实验室为第一作者单位和通讯作者单位。

微生物是药物和生物农药的重要来源。天然产物生物合成基因簇在高效底盘细胞中的异源表达有利于提高产量和挖掘新型天然产物。但由于缺乏高效的底盘菌，革兰阴性菌中的隐性生物合成基因簇的挖掘长期受限。

底盘构建一直是合成生物学和天然产物绿色生物制造的核心。伯克氏菌 DSM 7029具有相对较快的生长速度，易于进行遗传操作，次级代谢丰富，具有成为通用天然产物底盘的潜力，但是该菌在液体培养早期即会发生严重的细胞自溶，阻碍了其进一步应用。本研究利用前期构建的高效基因组编辑技术（Wang X,et al. PNAS，2018）连续删除伯克氏菌 DSM 7029的大片段基因组序列构建了一系列基因组简约化的突变株，其中删除转座子、原噬菌体的菌株表现出优化的生长表型，显著减轻了细胞早期自溶，并初步揭示了自溶机制。利用该优化底盘，显著提高了抗癌药物埃博霉素等六个异源天然产物的产量，并鉴定了几丁质单胞菌中的一类新型的非核糖体肽化合物，显著优于常用的革兰阴性细菌底盘--大肠杆菌和恶臭假单胞菌。因此构建了具有自主知识产权的天然产物底盘，进一步扩展了革兰阴性菌底盘，有望成为表达革兰阴性菌基因簇的优质底盘菌，用于天然产物挖掘和改造。

卞小莹教授主要从事微生物基因组编辑技术、天然产物与合成生物学研究，自2015年加入国重室以来，在富含基因簇非模式菌伯克氏菌中创建了高效基因组编辑技术，开发了新型天然产物底盘，解析了脂肽生物合成中的脂链选择机制并应用于结构理性改造，从而建立了以伯克氏菌为核心的基因簇挖掘与改造体系，推动了天然产物合成生物学的创新发展。相关研究成果已在Nat. Commun.（2篇）、PNAS.、Org. Lett.等期刊上发表。

该论文由山东大学、中国海洋大学、复旦大学、德国亥姆霍兹联合会药学研究所等单位的相关学者合作完成。该项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省杰出青年基金与山东大学青年交叉科学创新群体等项目的资助。微生物技术国家重点实验室生命科学共性研究技术平台为本工作提供了重要技术支持。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-24645-0