［本站讯］近日，山东大学微生物改造技术全国重点实验室佘群新教授团队在Advanced Science期刊在线发表题为“CREAT: A CRISPR-Based Genome Trimming Strategy for Systematic Identification of Dispensable Regions and Rapid Genome Reduction”的研究论文。团队创新性地提出一种基于多同源臂模板的CRISPR基因组修剪策略，并成功应用于古菌以及多种细菌，为高效构建微生物最小基因组提供了全新的通用技术方案。博士后袁冠华为本论文第一作者，冯旭研究员、佘群新教授为论文共同通讯作者，山东大学微生物改造技术全国重点实验室为第一完成单位和通讯作者单位。
构建微生物最小基因组，既为解析生命核心代谢途径提供了理想模型，也是打造高效工业生物制造底盘的关键路径。然而目前主流“自上而下”的基因组精减策略难以实现深度基因组精简减。
CREAT基因组精简策略示意图
针对这一难题，研究团队将CRISPR靶向基因组切割与“同源臂步移”技术创新融合，开发出全新的基因组修剪策略—CREAT（CRISPR-based genome trimming with a multi-homology-arm template）。该策略建立了“必需区分类-合成式替换”的两步式工作流程：首先通过串联多同源臂的修复模板，借助双向同源臂步移，在单次实验中系统划分目标区段内的非必需区、必需区与准必需区，由此定位新的必需基因与合成致死基因对；随后将已鉴定的必需区作为修复模板同源臂的一部分，通过一步基因组替换，将原本分散的非必需序列一次性精准删除，直接获得深度修剪的基因组精简菌株。该策略突破了传统基因组缩减“逐段试错、多轮迭代”的技术局限，将多轮功能验证整合为一步化的多重分析，显著提升了最小基因组构建的效率与系统性，为不同微生物底盘的最小基因组理性设计与快速构建提供了通用技术方案。
本研究得到了国家重点研发计划、山东省自然科学基金、山东省教育厅项目、青岛市自然科学基金以及微生物改造技术全国重点实验室前沿挑战项目等资助。
