深圳先进院“改造”酿酒酵母 为“超能力”造“加速器”

　　深圳先进院正在以脑科学、合成生物学、生物医学工程为代表的重大科学问题上实现一次又一次的原创性突破。这些颠覆性技术创新正在引领新的产业发展和技术变革，甚至在主导一些国际前沿科学领域的未来发展布局。

　　对爱下厨房的人来说，酿酒酵母是制作面食等食物不可或缺的原材料。在生物学家看来，它还是极为成熟和灵活的“改造”对象。

　　在显微镜下，酿酒酵母细胞就是一个简单的球形物体，深圳先进院研究员戴俊彪却和它打了十几年的交道。2000年，戴俊彪在攻读博士期间就开始研究酵母。2006年在美国科学院院士杰夫·博克实验室进行博士后期间开始计划如何合成酵母。杰夫·博克在2012年发起酿酒酵母基因组合成计划（Sc2.0），试图重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体。通过对基因组序列的从头设计与合成，Sc2.0的科学家们在合成酵母中成功植入了染色体随机重排系统，至今已完成了6条染色体的合成，戴俊彪则攻克了其中最长的第12号染色体。他们的研究发现登上了2017年《科学》封面，成为Sc2.0里程碑式进展。

　　解决一个问题，就打开了一扇新的门。如果说此前的工作是让基因组在短期内获得快速进化的“超能力”，那么戴俊彪希望利用这种“超能力”，去开发“进化加速器”：在需要的时候人为诱导合成酵母内基因组重排，让基因组序列在短时间内实现由“1”到“N”的变化，从而提高乙醇耐受性，产生更大的经济价值。

　　在此前研究的基础上，戴俊彪团队和英国曼彻斯特大学蔡毅之课题组基于合成的酵母菌株，开发了一系列的技术体系用于外源代谢途径优化、底盘细胞适配以及菌株耐受性提升等，全面提升了目标产物的产量。通过这一高效的“进化加速器”，可以在2~3天时间内实现自然界中需要漫长的时间，甚至长达上亿年才能完成的性状进化过程。这几项技术的结合不但有望为合成酵母菌株的工业应用插上腾飞的双翼，通过与代谢工程结合，还有可能加速高附加值化学品、天然产物、抗生素等的微生物发酵生产过程，为人类造福。

　　由于破解了合成酵母菌应用于工业生物技术的多个关键技术难点，他们的两篇合作成果登上今年5月的《自然·通讯》，这离上次《科学》发刊仅一年。

　　“科研，第一是有源头的技术创新，第二是要有wild idea（大胆的想法）。”戴俊彪说，“基因的序列固然重要，序列在细胞里的分布也很重要，它在一个地方可以表达得很好，在另外一个地方，也许压根没有作用。很多时候我们不知道它设计的原理，解决因果关系最简单的办法，是设计出这个东西，看它的功能与预期是否一样，用它去解决一些基础而重大，但传统生物学没有办法解决的问题，这也是合成生物学的一个魅力所在。”

　　（来源：深圳商报）