近期，我校生物工程学院孙东昌教授团队在代谢工程方面取得显著进展。团队开发一种基于I-E 型CRISPR系统的CRISPRi代谢调控工具，并用于高效枯草芽孢杆菌细胞工厂的构建，实现了d-泛酸的从头合成。研究成果“Development of a type I-E CRISPR-based programmable repression system for fine-tuning metabolic flux towards D-pantothenic acid in Bacillus subtilis”正式被国际权威期刊ACS Synthetic Biology期刊（一区，IF=4.7）接收，并即将发表。孙东昌教授为该论文的通讯作者，我校2021级硕士研究生茅呈耀为该论文的第一作者。

图 1. Acceptance Letter

CRISPR调控技术的革新，赋予了研究学者们微调基因表达的强大能力，这一突破在生物制造与活体治疗领域内展现出巨大潜力。然而，现行CRISPR调控系统伴随的细胞毒性及PAM特异性局限，束缚了其更广泛的应用。因此，探索并开发新型、低毒性的CRISPR工具，同时拓宽其应用领域，显得尤为重要。在此背景下，我们成功从大肠杆菌中重组了I型CRISPR-Cas系统，实现了对枯草芽孢杆菌基因表达的精细调控。通过对cas基因mRNA的UTR进行工程化改造，显著提高了I型CRISPRi系统的有效性。在枯草芽孢杆菌中，我们进一步优化了代谢路径，通过增强关键酶在转录和翻译水平上的表达，显著增加了d-泛酸的代谢通量。随后，我们利用改良的I型CRISPRi系统，对d-泛酸及TCA循环的代谢流进行了精确调控，最终在不依赖β-丙氨酸前体添加的补料分批发酵过程中，将d-泛酸的产量提升至12.81 g/L。本文报道的I型CRISPRi系统和微调代谢通量的策略不仅丰富了枯草芽孢杆菌的CRISPR工具箱，促进了通过微生物发酵生产d-泛酸，而且为编程重要生物体以廉价原料生产增值化学品提供了范例。

图 2. 论文部分研究结果：CRISPRi系统构建与功能验证，以及于d-泛酸生产的应用

近年来，我校生物工程学院孙东昌教授团队在微生物CRISPR编辑与微生物制药等方面取得重要进展，相关成果陆续发表在Biotechnol Adv、ACS Synth Biol、Appl Env Microbiol、Appl Microbiol Biotechnol、J Antimicorb Chemth等本领域权威期刊。