合成生物学的发展正推动着微生物细胞工厂成为生物制造高价值化合物的核心平台。在众多潜在宿主中，丝状真菌以其代谢多样性及工业化发酵适应能力备受关注，尤其是一些已实现工业化生产的高产菌株，如用于生产脱落酸的灰葡萄孢霉菌。近期，中国科学院成都生物研究所在该菌株的基因编辑工具开发与关键酶催化机制解析方面取得系列进展，为将其改造为高效萜类化合物合成底盘奠定了重要基础。

一、开发CRISPR/Cas9编辑工具，实现代谢流精准重定向

舒丹团队以合成脱落酸（ABA）的丝状真菌灰葡萄孢霉菌TB-31为对象，成功构建了一套基于CRISPR/Cas9核糖核蛋白系统的基因编辑工具。该工具能够高效实现单基因与多基因敲除、大片段删除以及外源蛋白表达，为这类工业相关真菌的遗传操作提供了有力支持。利用这一技术，研究团队精准删除了该菌株中负责ABA生物合成的完整基因簇，获得了突变株△bcaba1234。深入的表征分析表明，ABA合成途径的成功阻断，有效引导了细胞内代谢流重新分配，转向用于萜类骨架构建的关键前体物质。进一步的代谢分析证实，该突变株在萜类合成关键前体的积累上显著提升，显示出明显的代谢重构效应。这一成果揭示，通过精确移除内源性的竞争性代谢途径，可以有效驱动细胞资源向目标产物的合成方向富集，从而为萜类化合物的高效生产奠定基础。

相关研究成果以"Metabolic reprogramming of abscisic acid-producing strain Botrytis cinerea TB-31 toward terpenoid biosynthesis using a CRISPR/Cas9 ribonucleoprotein system."为题发表于中科院1区Top期刊Synthetic and Systems Biotechnology上。成都生物所博士研究生侯肖楠为第一作者，舒丹副研究员和谭红研究员为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金项目（32070059，31501005）、中国科学院成都生物研究所重点部署项目（CIBGG2025）以及中国科学院成都生物研究所项目（E5S312）的资金支持。

原文连接：https://doi.org/10.1016/j.synbio.2025.12.002

图 在灰葡萄孢霉菌TB-31中应用CRISPR/Cas9核糖核蛋白系统的基因编辑策略

二、解析关键环化酶机制，为酶工程改造提供理论依据

BcABA3催化了灰葡萄孢霉脱落酸合成途径上最复杂的法呢基焦磷酸（farnesyl diphosphate, FPP）环化步骤。然而BcABA3与已知的萜类环化酶缺乏同源性，也无典型特征基序，其催化机制长期不明，制约了对该酶的理性改造及脱落酸合成效能的提升。

团队利用结构预测、分子对接、分子动力学模拟、量子化学簇模型等计算化学方法结合点突变实验对这一特殊的倍半萜环化酶进行了深入的研究，鉴定了它的关键残基，拟定了合理的催化机制，并比较了其与典型萜类环化酶的异同。这些结果提供了对BcABA3的分子层面的认识，为后续的蛋白质工程改造及脱落酸生物合成研究提供了丰富的信息及坚实的基础。

该研究以Molecular Insight into the Catalytic Mechanism of the Sesquiterpene Cyclase BcABA3为题发表在SCI一区Top期刊Journal of Agriculture and Food Chemistry上。成都生物所博士研究生李天夫为第一作者，谭红研究员及舒丹副研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（32070059 、 31501005）、四川省环境与应用微生物重点实验室开放基金（KLEAMCAS201901）及成都生物研究所重点项目（CIBGG202303）支持。

原文连接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c07116

图 BcABA3的催化机制