CRISPR/Cas9系統(tǒng)作為新一代基因組編輯技術(shù)，為生命科學(xué)的研究提供了革命性的工具，為生物技術(shù)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用迎來了新機遇。但是在很多真核生物中，由于缺乏向?qū)NA高效表達方法，CRISPR/Cas9系統(tǒng)的建立和應(yīng)用受到很大制約。黑曲霉是一種重要的工業(yè)微生物，其產(chǎn)品檸檬酸、酶制劑等在食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域用途廣泛，然而目前仍然無法實現(xiàn)對黑曲霉的高效基因組編輯，限制了其工程應(yīng)用潛力的發(fā)揮。

近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統(tǒng)生物學(xué)中心與研究員鄭平帶領(lǐng)的系統(tǒng)與合成生物技術(shù)研究團隊合作，首次在重要工業(yè)微生物黑曲霉中提出以核糖體5S rRNA基因為啟動子介導(dǎo)sgRNA的表達，開發(fā)了一種基于5S rRNA的新型高效的CRISPR/Cas9系統(tǒng)，使Cas9對黑曲霉基因組定點切割效率可達100%。以此建立了黑曲霉高效基因組編輯工具包，以40 bp的短同源臂供體DNA可以簡便地實現(xiàn)單位點、多位點的基因敲入以及長至48 kb的大片段DNA敲除等基因組精準(zhǔn)編輯。該新型CRISPR/Cas9系統(tǒng)有效解決了黑曲霉sgRNA的活性表達問題，突破了黑曲霉基因組高效編輯的瓶頸，為認(rèn)識黑曲霉工業(yè)潛力的生物學(xué)分子基礎(chǔ)，進一步提升其工業(yè)應(yīng)用性能，開發(fā)新型細(xì)胞工廠和新產(chǎn)品提供了強有力的技術(shù)支撐。同時，由于核糖體5S rRNA的高度保守性，在任意生物中都可以快速找到其5S rRNA基因，基于5S rRNA的向?qū)NA表達策略的提出，為解決真核生物向?qū)NA表達難題、實現(xiàn)CRISPR/Cas9基因組編輯系統(tǒng)在各種真核生物的建立和應(yīng)用開辟了普適性的新思路。

該研究得到國家自然科學(xué)基金青年與面上項目以及中科院國際人才計劃等項目的支持，相關(guān)研究成果已發(fā)表在期刊ACS Synthetic Biology上。天津工生所助理研究員鄭小梅為論文的第一作者。(世聯(lián)博研(Bioexcellence)世聯(lián)博研Bioexcellence）