环境学院本科生开发面向蓝细菌的新型CRISPR-Cas基因编辑技术

近日，环境科学与工程学院本科生王舒妍作为第一作者在代谢工程领域权威期刊Metabolic Engineering（一区TOP，IF 8.829）上发表了题为“Base editing for reprogramming cyanobacterium Synechococcus elongatus”的研究论文。环境学院2018级本科生王舒妍为第一作者，环境学院夏鹏飞教授为通讯作者，山东大学为唯一完成单位。

碳达峰碳中和是我国重大战略决策，是缓解全球气候变化、实现人类社会可持续发展的关键。蓝细菌是一种光能自养微生物，可以直接固定大气中的CO2合成生物燃料、高附加值化学品和食物相关的产品。基于蓝细菌的负碳生物技术有望为双碳目标的实现提供重要助力，而新型合成生物学技术的开发是提升蓝细菌固定CO2、产物合成等功能的有效途径。基于此，该研究开发了一种基于CRISPR-Cas系统和脱氨基酶的面向蓝细菌的碱基编辑技术。研究以模式蓝细菌细长聚球藻（Synechococcus elongatus）为研究对象，实现了单碱基分辨率水平的精准基因编辑，并通过gRNA串联实现了多位点同时编辑。该技术可以通过在基因编码序列中引入终止密码子（premature STOP codon）实现目标基因的失活，从而调控代谢途径。研究成功对蓝细菌的糖原代谢进行了重编程，构建了具有更高生物合成潜力工程菌株。研究首次将碱基编辑技术应用于蓝细菌门，展现了碱基编辑技术在合成生物学与代谢工程中的巨大潜力，有望加速基于蓝细菌的负碳技术的发展，助力双碳目标的实现。

论文第一作者王舒妍，环境学院环境工程专业本科生，山东大学优秀学士学位论文获得者。通讯作者夏鹏飞，教授，博士生导师，德国洪堡学者，山东大学齐鲁青年学者，获山东省优秀青年科学基金（海外）资助，长期开展环境生物技术与合成生物学领域的研究。

该研究工作得到了国家自然科学基金联合基金、面上项目，山东省优秀青年科学基金（海外）及山东大学齐鲁青年学者项目的资助。