近日，kaiyun官网入口微生物改造技术全国重点实验室吴长生/卓丽/李越中教授团队在Nature Communications 期刊上发表题为“Development of efficient genetic toolkits and heterologous chassis for bioprospecting of myxobacteria”的研究论文。该研究为黏细菌这一重要的天然产物宝库，量身打造了一套高效、精准、无疤痕的基因编辑工具（MxDIRECT）和一个“即插即用”的异源表达底盘细胞（MxPKS），为新型活性天然产物的发掘与生物制造提供了强有力的技术平台。2022级博士生张文娟和已出站博士后胡嘉琪为该论文的共同第一作者，吴长生教授、卓丽副研究员与李越中教授为共同通讯作者，kaiyun官网入口微生物改造技术全国重点实验室为第一作者单位。

研究团队首先从黏细菌中鉴定并优化了内源重组酶MxRecET，显著提升了模式菌株Myxococcus xanthusDK1622的基因组编辑效率。为规避抗性标记残留及基因组疤痕问题，进一步创新性地将MxRecET与转座子相关核酸酶TnpB (ISDra2)联用，开发出无痕编辑技术MxDIRECT。该技术可在两周内实现超过200 kb大片段DNA的精准敲除、一步串联的双位点编辑以及任意类型的单碱基置换，且支持多轮迭代操作。

基于系统性生信分析所揭示的黏细菌聚酮合成潜力，研究团队利用MxDIRECT技术对模式黏细菌初级底盘M. xanthusHu04进行了多维度的理性改造：敲除竞争性内源基因簇简化代谢背景，引入非羧基化丙二酰辅酶A（NCM）途径增加关键前体的供应，导入外排泵基因提升菌株耐受性等，最终获得聚酮类底盘MxPKS。异源表达验证表明，MxPKS可高效兼容5-甲基吡嗪酮、大环内酯、支链脂肪酸、蒽醌等四类结构迥异的聚酮合酶基因簇，不仅实现了目标产物的高产，还发现了多个新化合物，充分展现了其作为PKS通用底盘的广谱适用性。该研究突破了黏细菌长期面临的遗传操作瓶颈，MxDIRECT为基因组的精准重塑提供了“手术刀”，MxPKS则为黏细菌天然产物的规模化挖掘与工业化生物制造奠定了优质细胞工厂，对加速新型药物先导化合物的发现具有重要意义。

基于MxDIRECT基因编辑技术的MxPKS底盘构建及应用示意图

上述研究工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市基础研究项目、博士后面上项目、山东省自然科学基金、kaiyun官网入口基本科研业务费专项资金等项目的资助。kaiyun官网入口生命环境研究公共技术平台为本工作提供了重要技术支持。