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近日，厦门大学生命科学学院袁吉锋团队在生物传感器介导的基因组进化方面取得重要进展，开发了基于Biosensor-guided indexing of genome evolution (BRIDGE)的工程菌改造平台，相关成果以“Biosensor-guided indexing of genome evolution for boosting microbial chemical synthesis”为题近日发表于Trends in Biotechnology (doi:10.1016/j.tibtech.2025.12.019)。
研究内容
由于微生物体内存在复杂的代谢网络，其化学物质的合成仍然面临着低产量的问题，这通常无法通过理性工程策略来解决。在这项研究中，研究团队设计了Biosensor-guided indexing of genome evolution（BRIDGE）工作流程以获得具有高化学生产力的无标记工程菌株。
该研究采用 BRIDGE 系统在恶臭假单胞菌中实现了高水平的原儿茶酸（PCA）积累，摇瓶发酵产量达到 4.67 g/L。同时转录组学分析揭示了代谢途径激活与分泌系统之间的协同作用，使得 PCA 能够实现过量生产。此外，研究团队还证明了经过工程改造的恶臭假单胞菌可以作为其他化学物质的全新合成平台，在摇瓶发酵中实现了 2.97 g/L的顺，顺-粘康酸（ccMA）产量。由于 BRIDGE 系统能够获得无标记的工程菌株，因此该策略将极大地有利于下游的工业生产。考虑到已知生物传感器的种类繁多，BRIDGE策略将具有更加广阔的应用前景。
图1 Biosensor-guided indexing of genome evolution (BRIDGE) for the construction of marker-free chemical-producing strains.
研究意义
与通常依靠选择标记将目标基因整合到细菌基因组中的传统转座子系统相比，BRIDGE不会在最终细胞中引入额外的选择标记，这将极大地有利于后续的工业生产。作为对BRIDGE系统的概念验证，研究团队在恶臭假单胞菌中实现了PCA的过量生产。同时转录组和基因组测序也进一步解析高产菌株内在的分子机制。综上所述，BRIDGE 工作流程能够快速获取随机整合且无需标记的高性能工程菌株；通过利用多种生物传感器，BRIDGE 能够简化微生物细胞工厂的开发，以生产一系列高附加值的化学制品。未来这项技术将有效加速向可持续生物经济的转型。
2022级博士生于殿江，2023级博士生陈浩锋和张阳副教授为本论文的共同一作，通讯作者为袁吉锋教授。本项目得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.12.019
（图/文 袁吉锋组）
