近日，大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部合成微生物學(xué)研究組(1823組)周雍進(jìn)研究員團(tuán)隊與上海交通大學(xué)魯洪中副教授合作，在酵母系統(tǒng)生物學(xué)研究中取得新進(jìn)展。研究團(tuán)隊通過整合分析全球1807株釀酒酵母菌株的基因組與生態(tài)位數(shù)據(jù)，構(gòu)建了高覆蓋度的釀酒酵母泛基因組及菌株特異性代謝模型，系統(tǒng)解析了酵母通過基因組精簡與代謝重編程適應(yīng)多樣化環(huán)境的分子機(jī)制。
 

　　釀酒酵母在烘焙、釀酒等領(lǐng)域具有悠久的應(yīng)用歷史，在自然與人工環(huán)境中均展現(xiàn)出強(qiáng)大的適應(yīng)性進(jìn)化能力。盡管不同進(jìn)化分支的菌株在遺傳和表型上存在顯著多樣性，但其在代謝水平上的差異尚不清晰。目前，全球科研與工業(yè)界主要依賴少數(shù)實(shí)驗(yàn)室菌株(如S288c，CEN.PK)作為出發(fā)菌株，限制了對酵母寶貴自然多樣性資源的開發(fā)與利用。因此，如何篩選最優(yōu)菌株以構(gòu)建服務(wù)于醫(yī)藥、能源、化工等領(lǐng)域的酵母細(xì)胞工廠，成為亟待解決的問題。
 

　　本研究創(chuàng)建了高質(zhì)量酵母泛基因組與菌株特異性代謝模型數(shù)字資源庫。基于此，團(tuán)隊建立了“泛基因組-代謝模型-多組學(xué)整合”的多維度分析流程，為從系統(tǒng)層面理解微生物的環(huán)境適應(yīng)性及代謝特性提供了新理論框架。以工業(yè)乙醇生產(chǎn)菌株為例，團(tuán)隊從基因、轉(zhuǎn)錄及代謝通量三個維度證實(shí)，強(qiáng)化糖酵解下游途徑與乙醇的高效合成密切相關(guān)，該發(fā)現(xiàn)為后續(xù)乙醇及其衍生物細(xì)胞工廠的理性設(shè)計提供了重要線索。
 

　　該工作以“Yeast adapts to diverse ecological niches driven by genomics and metabolic reprogramming”為題，發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。我所1823組博士研究生王浩宇為論文第一作者，丹麥生物創(chuàng)新研究院Jens Nielsen教授為文章提供了重要指導(dǎo)。以上工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 王浩宇)