Nat Commun | 罗周卿教授团队在真核合成生物学底层工具开发中取得新进展
日期： 2026-08-04 访问数：酿酒酵母是合成生物学和生物制造领域最重要的真核底盘细胞之一，广泛应用于重组蛋白、天然产物和生物药物生产。质粒作为基因表达的重要载体，其拷贝数直接决定目标基因的表达水平和产物合成效率。然而，现有酵母质粒长期面临“高稳定性难以兼顾高表达、高表达又难以保持稳定”的技术瓶颈：低拷贝质粒稳定但表达能力有限，高拷贝质粒则容易丢失、群体异质性高，难以满足基础研究和工业生产需求。尽管细菌中已经建立了成熟的动态质粒拷贝数调控技术，但真核生物始终缺乏能够实现质粒拷贝数精准调控的通用工具。因此，开发兼具高稳定性、可调控性和高表达能力的新型酵母质粒平台，是推动真核合成生物学和细胞工厂发展的关键技术难题。
近日，厦门大学罗周卿教授团队在Nature Communications发表题为"A hybrid system enables plasmid copy number control in yeast"的研究论文，首次构建了基于酿酒酵母天然2μ质粒的可编程质粒拷贝数调控平台，实现了质粒在单拷贝、高拷贝和超高拷贝状态之间的精准切换，为真核细胞基因剂量调控和生物制造提供了全新的技术工具。
研究团队首先重构了酿酒酵母天然2μ质粒，建立了兼具高拷贝数和高稳定性的p2μ-Cir0系统，在保持约20个拷贝的同时，大幅提高了质粒遗传稳定性和群体一致性。随后，研究人员进一步设计了可诱导切换的YTp系列质粒，通过分子开关实现质粒由单拷贝向多拷贝的可控转换，并结合Leu2d代谢胁迫策略，将质粒拷贝数进一步提升至约70个，蛋白表达最高提高约110倍，实现了基因表达水平的按需调控。研究进一步证明，该平台不仅能够作为研究多拷贝基因功能的有力工具，还可广泛应用于生物制造。在GLP-1前体多肽、2-苯乙醇、β-胡萝卜素和麦角硫因等高价值产物的合成中，该平台均显著提高了生产效率。同时，该系统能够使工程菌株在冷冻保藏阶段维持低拷贝，降低代谢负担，在生产阶段再切换至高拷贝状态，有效兼顾了菌株长期保藏与高效生产之间的矛盾，为工业菌株保藏和规模化应用提供了新的解决方案。该研究首次建立了真核生物质粒拷贝数可编程切换体系，不仅为酵母合成生物学提供了新的底层工具，也为治疗性蛋白生产、代谢工程优化以及复杂天然产物生物制造等领域提供了重要技术支撑。
厦门大学生命科学学院罗周卿教授为该论文的通讯作者，2022级博士生黎安妮、2025级硕士生赵庆阳和杨准易为论文共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和福建省自然科学基金等经费的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-75973-y
（图/文 罗周卿团队）
