近日，《美国化学会合成生物学杂志》报道，北卡罗莱纳州立大学研究者对一种益生菌酵母进行了基因改造，使其在无菌小鼠肠道中产生β—胡萝卜素。该研究提供了一套利用基因工具来修饰益生菌酵母进行生产的全部流程。
布拉酵母菌是一种益生菌酵母，可以耐受胃酸，在哺乳动物肠道中存活和繁殖，并且抑制有害细菌引起的肠道感染。该益生菌还易于转化，可以在肠道中产生溶菌酶、IL-10等治疗性蛋白质。
研究者验证了两种广泛使用的CRISPR系统和专用于酿酒酵母数十种基因修饰工具在布拉酵母菌中的适用性，说明该益生菌是一种有潜力的生物制造菌种。研究者首先对布拉酵母菌的工程基因表达进行了迄今为止最全面的分析，在基于质粒和基因组的背景下，对布拉酵母菌遗传部件(启动子、选择性标记、复制起源和终止子)的特征库进行了描述。然后，研究者应用这些部件首次构建了具有高水平的维生素前体(β—胡萝卜素)和药物生产的布拉酵母菌株系。对比研究发现布拉酵母菌可以在无菌小鼠肠道中稳定定居超过30天，并与共生微生物竞争利基空间，在正常或者抗生素处理的小鼠肠道中停留时间短(1~2天)。最后，研究者在14天的时间内在无菌小鼠肠道中合成β—胡萝卜素(194μg)。
该研究是科研人员首次在菌株中证明了异源小分子的原位生产，这项工作确立了在哺乳动物肠道内设计布拉酵母菌以生产小分子药物的能力，并提供了一套可以调节滴度的工具。
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https://doi.org/10.1021/acssynbio.0c00562
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