定向进化是改变或提升蛋白质功能或活性的重要技术手段，其中，高通量筛选是提高定向进化效率的关键。常规的基于流式细胞仪或液滴微流控的筛选方法依赖于化合物的天然性质或生物传感器输出的荧光等信号，适用范围相对有限。由于蛋白质功能往往与细胞生长密切相关，因此可以通过设计人工营养缺陷型菌株，建立细胞生长和蛋白质特性之间的联系，实现生长偶联的蛋白质突变体高通量筛选。这种策略不仅能够通过简单的生长富集快速获得优势突变体，还可以避免体外筛选和体内应用环境差异造成的干扰，因此近年来受到越来越多的关注。 

　　近日，中国科学院天津工业生物技术研究所系统与合成生物技术研究组和系统生物学平台实验室合作在Trends in Biotechnology发表邀请综述，总结并展望了基于人工营养缺陷型菌株和生长偶联筛选的蛋白质定向进化策略。文章首先对比了不同突变体筛选策略，阐述了生长偶联的筛选策略具有高通量和低装备需求的优势。随后，文章从细胞基本组分（如氨基酸）合成、关键中间代谢物（如乙酰辅酶A）供给，以及能量载体（如NADH）循环等三个角度，详细总结了近年来设计构建人工营养缺陷型菌株用于生长偶联的蛋白质定向进化的研究进展。最后，文章分别从计算模拟的人工营养缺陷型菌株设计、体内连续突变和生长偶联筛选结合，以及筛选严谨性与效率优化三个方面，对该策略目前的局限性和发展前景进行了讨论和展望。 

　　该工作得到国家重点研发计划、中科院青促会、天津市“项目+团队”重点培养专项等项目的支持。天津工业生物所高级工程师陈久洲为论文的第一作者，王钰副研究员与郑平研究员为共同通讯作者。 

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基于人工营养缺陷型菌株和生长偶联筛选的蛋白质定向进化策略