微生物蛋白质因其生产效率高、资源消耗低和环境友好等特点，已成为替代蛋白质研究的热点。黑曲霉是美国食品及药物管理局批准的安全菌株，具有安全性高、发酵周期短和可持续生产等优点，是微生物蛋白质生产的优质底盘。黑曲霉发酵过程中容易形成菌球，其在液体培养中的形态很难精确控制。大而密集的菌丝颗粒会阻碍基质和氧气向颗粒中心的转移，从而降低活性菌丝的比例。因此，自由分散的菌丝比菌球生产菌丝体蛋白会更高效。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所李德茂研究员团队通过菌丝形态代谢工程，将黑曲霉的菌球改造为高度分散的菌丝，成功构建出一株高产菌体蛋白的菌丝体蛋白细胞工厂。研究团队利用高效的CRISPR-Cas9编辑系统对参与黑曲霉菌球形成的关键基因α-葡聚糖合成酶基因（agsA、agsB）和半乳糖胺半乳聚糖合成酶基因（sph3、uge3）进行了逐步敲除，成功构建A. niger AnΔABSU底盘菌株，使生物量从7.74 g/L 显著提升至13.74 g/L，胞内粗蛋白含量从27.49%显著提升至38.48%。进一步通过发酵优化，使生物量达到16.67 g/L，粗蛋白质含量达到45.91%。本研究建立了一种通过整合形态工程与发酵优化来构建高效微生物蛋白细胞工厂的新策略。

这项工作得到了国家重点研发计划项目资助，相关成果已经发表在Bioresource Technology上，并获得授权专利1项。天津工业生物技术研究所与天津科技大学客座培养硕士研究生周英帅、博士生段玉为共同第一作者，天津科技大学才金玲副研究员和天津工业生物技术研究所李德茂研究员为共同通讯作者。

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形态工程和发酵优化提高黑曲霉菌体蛋白产量