【所属领域】

生命健康

【痛点问题】

许多重要的微生物药物生物合成基因（簇）在实验室培养条件下表现为“沉默”或低表达，在工业生产发酵条件下，微生物药物的同样有着提质增效的迫切需求。目前主流的方法包括外在培养条件的优化和一维水平下内在代谢工程改造等，难以完全满足研究和生产的要求。

【解决方案】

染色质作为生命遗传信息的载体，它在细胞中的三维空间结构精密而复杂，并与各种生命活动及基因表达调控密切相关。该研究成果首先利用高通量染色质构象捕获技术对处于这两个生长时期的模式链霉菌——天蓝色链霉菌（Streptomyces coelicolor）进行全基因组互作信息捕获，并获得了高分辨率的染色质互作热图，考察了多类型的染色质三维结构特征，着重比较了天蓝色链霉菌中所有28个生物合成基因簇随着生长时期转变，转录水平与局部染色质结构变化的关联性，这从一个更高的维度揭示出了一种全新的次生代谢调控机制，它表明链霉菌中天然产物的生物合成与染色质高级结构存在紧密联系，为其潜在的应用提供重要的理论基础。同时还进一步考察染色质三维结构特征对于生物合成基因簇表达调控的影响。这些结果不仅证明了染色质局部互作频率可以显著影响置入其中的内源或外源基因或基因簇的表达，并且实现了天然产物的高产。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Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2023, 120: e2222045120，并申请1项国家发明专利。

图1 三维基因组学技术显著提升微生物天然产物产量

【竞争优势】

与传统的微生物药物工业化生产提质增效方法相比，三维基因组学技术从“立体层面”解答了天然产物转录调控的分子机制，为微生物药物生物合成途径的优化与目标产物高效合成提供了新的维度和视角。

【技术成熟度】

试验阶段。

【产业化应用】

该技术成果通过揭示和利用染色质高级结构与产物生物合成基因簇表达的规律，有望为微生物药物工业高产提供了一个全新的维度和有效手段。

知识产权

该成果已申请/授权多项中国发明专利。

合作方式

专利许可、专利转让、作价入股、技术开发等，详情面谈。

【联系方式】

CG25018