嗜热毁丝霉（Myceliophthora thermophila）是一种能够高效降解木质纤维素的嗜热丝状真菌，在工业酶制剂生产和生物质转化等领域具有重要应用价值。近年来，随着CRISPR/Cas9等基因组编辑系统的发展，嗜热毁丝霉的遗传改造效率不断提高，为高性能工程菌株构建提供了技术支撑。然而，现有菌株改造策略主要依赖基因敲除和过表达等方式，在内源基因表达的动态和可逆调控方面仍存在局限。因此，开发具有可逆调控功能的表观遗传编辑技术，对于丰富丝状真菌基因表达调控、拓展工业菌种保护手段具有重要意义。

近期，中国科学院天津工业生物技术研究所田朝光研究员带领的真菌合成生物学研究组，以嗜热毁丝霉为研究对象，构建了基于CRISPR/dCas9-p300的靶向表观遗传编辑系统，实现了纤维素酶生产相关调控基因的定点激活。

研究团队将失去DNA切割活性的dCas9蛋白与组蛋白乙酰转移酶p300融合，利用sgRNA将其靶向招募至纤维素酶表达关键调控基因clr-1、clr-2和xyr-1的启动子区域，通过提高局部组蛋白乙酰化水平促进基因转录。研究发现，靶向编辑使相关调控基因的转录水平最高达到野生型菌株的5.2倍，启动子区域组蛋白乙酰化富集水平达到野生型菌株的约2–3倍。通过优化靶向位点及多靶点组合，工程菌株的胞外蛋白产量和纤维素酶CMCase活力分别最高达到野生型菌株的5.5倍和3.7倍。进一步通过催化失活的p300突变体和乙酰转移酶抑制剂验证，证实上述调控效果依赖于p300的催化活性。在此基础上，团队引入诱导表达系统，实现了纤维素酶高产的动态和可逆调控。持续诱导条件下，工程菌株保持较高的纤维素酶生产水平；撤除诱导后，增强的生产能力在初期传代中仍能维持，随后逐渐下降；重新诱导后，胞外蛋白产量和纤维素酶活力恢复至接近持续诱导条件下的水平。

该研究在不改变目标基因DNA序列的情况下，实现了纤维素酶生产能力的增强与可逆调控，为丝状真菌基因表达调控和遗传改造提供了新的技术手段，也为开发基于表观遗传调控的工业菌种保护技术奠定了基础。

该研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金和天津市科技重大专项与工程等项目的支持，相关成果发表于Microbiological Research期刊，天津工生所和南开大学联合培养硕士生黎瑶为论文第一作者，田朝光研究员和刘倩副研究员为论文共同通讯作者。

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嗜热毁丝霉纤维素酶生产的表观遗传可逆调控示意图