江南大学陈坚团队刘龙组Nat Comm｜可编程多功能无膜细胞器的从头设计与应用

主要观点总结

近日，江南大学未来食品科学中心和生物工程学院陈坚院士团队在Nature Communications上发表了研究成果“De novo engineering of programmable and multi-functional biomolecular condensates for controlled biosynthesis”。该研究针对无膜细胞器的设计和应用展开，通过从头设计可编程无膜细胞器，实现了对原核微生物细胞工厂的代谢网络和蛋白翻译过程的正交调控。研究还构建了空间分离的正交翻译系统，实现了目的基因的选择性翻译。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及目的

无膜细胞器是当前研究热点，其利用天然无序蛋白或RNA在微生物细胞工厂中构建。然而，从头设计可编程无膜细胞器并调控原核微生物细胞工厂仍是一项挑战。本研究旨在解决这一问题。

关键观点2: 研究方法

研究团队基于液-液相分离（LLPS）机制，提出了“搭积木”策略，利用人工无序蛋白（SIDP）形成无膜细胞器，并通过可视化技术证明了其液态流动性。通过改变环境因素如温度、盐离子浓度等，可调节无膜细胞器的形成与性质。

关键观点3: 研究成果

研究团队在枯草芽孢杆菌中构建了人工无膜细胞器，并证明了其招募生物大分子的特异性和对生物小分子的自由渗透性。此外，该研究还构建了脱氧紫色杆菌素合成底盘细胞，通过可视化证明了人工无膜细胞器的代谢网络调控能力。

关键观点4: 研究应用

为了验证人工无膜细胞器的应用可行性，研究团队以2’-岩藻糖基乳糖和N-乙酰甘露糖胺的合成为例，展示了人工无膜细胞器在代谢工程中的潜在应用。

关键观点5: 研究影响及意义

该研究为无膜细胞器的从头设计提供了新思路，提出的“搭积木”策略具有易用性和普适性。同时，空间分离的正交翻译系统的构建为原核微生物中蛋白翻译过程的正交调控提供了新方法。