近日，无锡市政府公布了关于第十二届自然科学优秀学术论文评选结果，江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心邓禹教授的论文《编程交叉RBS调控转录因子生物传感器的动态范围》被评为优秀学术论文特等奖，邓禹教授为该论文通讯作者，论文发表于《Nucleic Acids Research》期刊。（Programmable cross-ribosome-binding sites to fine-tune the dynamic range of transcription factor-based biosensor.Yu Denget al.，Nucleic Acids Research.2020.48(18):10602-10613）；周胜虎副研究员的论文《大肠杆菌中建立生长偶联的多层动态调控网络调节丙二酰-CoA代谢强化柚皮素合成》被评为优秀学术论文三等奖，周胜虎副研究员为该论文的第一作者，论文发表于《Metabolic Engineering》期刊。（Development of a growth coupled and multi-layered dynamic regulation network balancing malonyl-CoA node to enhance (2S)-naringenin biosynthesis in Escherichia coli. Zhou Shenghu et al.，Metabolic Engineering.67:41-52）
编程交叉RBS调控转录因子生物传感器的动态范围：基于转录因子的生物传感器（TFB）在微生物细胞工厂的高通量筛选和动态代谢控制方面具有广泛的应用。TFB的动态范围是传感器输出信号的最大变化倍数，常被用来评价TFB的性能。有研究表明，核糖体结合位点（RBS）可以调控转录因子（TF）和报告蛋白的翻译过程从而控制TFB的动态范围。然而，如何精准设计RBS从而快速获得所需的动态范的TFB是目前面临的主要难题。为了建立一种智能高效的RBS设计方法，实现传感器的精准设计，推动生物检测和合成的产业发展，本研究以葡萄糖二酸生物传感器为研究对象，通过伴侣蛋白修复实验发现RBS可以通过影响蛋白质表达水平和折叠状态来调控动态范围。随后基于RBS的序列偏好性，理性设计了含有12,000种cRBS的葡萄糖二酸生物传感器文库，并利用流式细胞分选技术将文库划分为五个不相连的亚库。最后，基于深度学习中的卷积神经网络建立了分类模型CLM-RDR，实现了TFB动态范围的智能预测。所搭建的基于人工智能的CLM-RDR平台实现了RBS对TFB动态范围的可预测调节，是国际上的首次报道，将极大的促进传感器的智能设计以及微生物细胞工厂的精细调控。
大肠杆菌中建立生长偶联的多层动态调控网络调节丙二酰-CoA代谢强化柚皮素合成：柚皮素是一种黄酮类化合物，具有抗炎、抗菌抗病毒和抗氧化等生理功效，因此构建高效的微生物细胞工厂合成柚皮素具有重要意义。然而，由于代谢异质性和代谢流的波动性限制了对微生物细胞工厂的代谢精细调控，导致细胞生长性能差和产率低等问题。本研究中丙二酰-CoA是柚皮素合成的重要前体，受代谢异质性和代谢流波动的影响在不同细胞的不同生长时期丙二酰-CoA含量差异极大，导致柚皮素合成困难。为解决这一难题，首先建立了多层次、生长偶联的单细胞水平动态调控网络(NCOMB DRN)调控丙二酰-CoA的同化和异化途径基因。在NCOMB DRN中酰基载体蛋白（ACP）作为新型的调控靶点相比传统方法在丙二酰-CoA的去路调控中更具优势。随后，利用基于生物传感器的定向进化策略优化了NCOMB DRN的协同性。优化后高产菌株的柚皮素产量提高了8.7倍，达到523.7±51.8 mg/L，细胞生长提高20%，达到了国际领先水平，表明NCOMB DRN在提高产物合成中的高效性。同时，通过NCOMB DRN强化丙二酰-CoA的供应对于其他天然产物的合成也具有普遍的参考价值，对于推动天然产物的产业化具有重要意义。
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