微生物细胞工厂的设计构建：从诱变育种到全基因组定制化创制

作者：袁姚梦; 邢新会; 张翀^*

来源：合成生物学, 2020, 1(06): 656-673.

DOI：10.12211/2096-8208.2020-050

• 生物制造
• 微生物细胞工厂
• 代谢工程
• 基因型-表型关联
• 数据驱动

微生物细胞工厂(microbial cell factories,MCFs)被广泛用于生产丰富多样的化学品、食品、药品和能源,是绿色生物制造的核心环节。早期主要通过天然微生物的筛选和诱变育种的方式获得高产菌种,然而作为一种"以时间(人力)换水平"的非理性策略,其创制效率极低。随着分子生物学和基因工程研究方法的不断发展,对微生物系统认知和改造能力的进步促使代谢工程学科诞生。基于生物学知识的理性/半理性代谢工程设计和构建策略,目前已发展了从分子、途径到基因组层次不同的MCFs设计和工程化构建策略。本文结合实际案例对MCFs的设计及构建策略进行综述,首先回顾传统诱变育种和代谢工程指导的理性/半理性设计策略,探讨如何突破代谢工程经典框架的限制,实现全基因组水平定制化MCFs的快速构建,最后对这一新的构建范式的未来进行展望。

• 单位
  清华大学深圳国际研究生院; 清华大学