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酿酒酵母代谢途径优化研究新方法-CRISPR-dCas9技术

在代谢工程领域，以高通量和可扩展的方式解析基因型和表型的关系仍然不成熟。虽然RNA指导的核酸酶Cas9已被赋予新的用途，用于可编辑的转录调控，但是它的应用被局限于双重调控开关，因此错过了潜在的最佳中间水平的基因表达。此项研究建立了一个快速的方法用于微调途径酶，使其在一个大的动态范围内分级表达：通过变换不同的sgRNA靶标位置，用dCas9调控。他们利用这个方法建立了分级的基因表达，并系统地测试了酶的扰动敏感性（Systematically Test Enzyme Perturbation Sensitivities ,STEPS）以识别出代谢途径的限速步骤（图1）。

具体地，他们将这个方法应用于甘油生物合成途径中，最终效价提高了5.7倍。紧接着他们在两个不同菌株背景里利用这个方法调控戊糖磷酸途径，以表明这个方法的便捷性。最终他们识别并缓和了代谢通路瓶颈，使3-去水莽草酸效价提高了7.8倍，并识别出了3个木糖代谢的独特靶标位点。

图1.利用STEPS快速优化代谢通路的流程图