【痛点问题】

放线菌（Actinomycetes）是抗细菌、抗真菌和抗寄生虫等药物的重要来源。为了探索和挖掘链霉菌丰富的天然产物生物合成基因簇，人们一直倚重于经典的同源重组基因编辑技术。然而，链霉菌独特的高GC含量，以及培养和遗传操作周期耗时长、效率低，使得成功获得突变株往往需要付出高昂的时间和人力成本。如何高效且简便地进行微生物基因组定向编辑，成为人们进行微生物天然产物研究与开发的迫切期待。

【解决方案】

本成果综合前沿的基因编辑技术，围绕放线菌这一独特的生物学材料，开发出系列放线菌高效基因编辑技术，成为加速改造和高产微生物药物的新方法。该成果的取得得到了国家重点研发计划合成生物学重点专项的支持，相关研究成果已发表于Small 2025 e2411583、Nature Communications 2024, 15: 5687、Advanced Science 2023, 11: e2305311、mBio 2021, 12(2): e 00342-21、ACS Synthetic Biology 2019, 8: 1991-1997、Applied Microbiology and Biotechnology 2015,99: 10575-10585。

图1 放线菌高效基因编辑技术

【竞争优势】

①开发的胞嘧啶单碱基编辑器，可在放线菌中识别更广泛的NGN PAM位点的同时，对高GC含量或含有GC基序的靶点实现高效且高保真的基因编辑。

②通过理性改造碱基编辑系统中脱氨酶，并将其与光遗传学调控元件进行工程化组合，成功开发出响应蓝光诱导调控的单碱基编辑系统。

③通过将特定肽段插入至碱基编辑器中的脱氨酶中，开发出了胞嘧啶碱基编辑器和腺嘌呤碱基编辑器，可在保留充足活性的同时，大幅提升其编辑精准度并降低脱靶效应。

【技术成熟度】

试验阶段。

【产业化应用】

本成果所开发的线菌高效基因编辑技术可以为工业菌株的定制化高产优质改造提供服务。