基因組重排系統推進酵母菌株演化的進程

英國《自然·通訊》雜誌22日發布了Sc2.0（真核生物酵母人工基因組合成）國際合作計劃的一系列最新成果：多國科學家將基因組重排系統（SCRaMbLE）應用於酵母的合成染色體，加快了酵母菌株演化。這些合成生物技術的最新進展不但能推進人類藥物合成進程，還將進一步加強我們對生命過程的調節和控制能力。

釀酒酵母是第一個被全基因組測序的真核生物，但其需要經過一定改造才能產出特定產物或忍耐嚴酷的工業條件。而所謂基因組重排系統（SCRaMbLE），旨在通過重排合成染色體上的基因，形成大量的遺傳多樣性。之後人們可以根據期望的目標，如改進產物合成，來篩選所得的菌株。對於單倍體酵母而言，如果刪除了關鍵基因，也許會殺死原本可能多產的菌株。

為了解決這個問題，美國紐約大學朗格尼醫學中心研究團隊讓包含合成染色體的酵母與野生型釀酒酵母或近親的奇異酵母（S. paradoxus）雜交。這樣得到的二倍體後代比單倍體菌株更強健，能在42℃高溫和高咖啡因條件下生長。

在另一項研究中，英國帝國理工學院團隊將SCRaMbLE系統應用在一個攜帶完全合成染色體V的酵母菌株上，以改進藥物合成，使該酵母菌株代謝另一種糖源。研究人員將青黴素的生物合成途徑添加到該酵母上，並利用SCRaMbLE系統對酵母基因組加以處理，最終使其生產率較過去增加兩倍。他們還通過SCRaMbLE系統推動了酵母菌株利用木糖生長（木糖廣泛存在於植物中）。

2012年，中美聯合推動Sc2.0國際合作計劃，並由中國科學家人工合成16條釀酒酵母染色體中的4條，占國際已完成數量的66.7%。《自然·通訊》此次發布的一系列論文合集，都是關於重新設計酵母基因組的實驗成果，隨附的評論文章肯定了該進展對於合成生物學、生物技術以及基因組認知的潛在應用和影響。

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