基于SacB系统的木葡糖酸醋杆菌基因编辑技术及其在细菌纤维素合成酶功能研究中的应用

本研究开发了基于SacB（蔗糖敏感性标记）的pK18mobsacB基因编辑系统，在木葡糖酸醋杆菌（Komagataeibacter xylinus）中实现高达83.33%效率的无痕基因编辑。通过该系统成功解析了细菌纤维素合成酶（BCS）各操纵子（bcs I-III）对纤维素膜纤维直径和结晶度的调控作用，为细菌纤维素（BC）的合成生物学改造提供了重要工具和理论基础。

　　

Highlight

【基于SacB的蔗糖敏感性】

当微生物以蔗糖为碳源时，sacB基因作为高效反选择标记在多数菌株中具有致死性。虽然该技术曾应用于木葡糖酸醋杆菌ATCC 53582（Salgado等，2019），但sacB表达导致的蔗糖致死效应尚未在该物种中得到系统评估。本研究首次在K. xylinus CGMCC 2955中证实了sacB介导的蔗糖敏感性机制。

Discussion

【讨论】

发展高效遗传工具对推进木葡糖酸醋杆菌（BC生产模式菌）的合成生物学研究至关重要。表1对比了现有主要编辑工具的特性：相较于CRISPR-Cas9等系统，本研究的SacB系统实现了83.33%的编辑效率，且具有操作简便、无外源DNA残留等优势。特别值得注意的是，通过该系统首次发现bcs II和bcs III操纵子区域（无论单独或联合缺失）会导致BC膜的纤维直径增加和结晶度升高，这为定向调控BC材料力学性能提供了新思路。

CRediT authorship contribution statement

【作者贡献声明】

彭昭君：实验设计、数据分析、论文撰写；刘嘉恒/甘新月：方法开发；钟成：课题指导、经费支持；辛博：论文修订。所有作者声明无利益冲突。

Acknowledgment

【致谢】

感谢国家自然科学基金（U24A20478、22108205）和合成生物学海河实验室创新基金（22HHSWSS00012）的资助，同时致谢上海交通大学徐峰教授、江南大学周景文教授等在质粒构建方面的技术支持。