近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在地杆菌基因编辑系统开发方面取得新进展，相关研究结果以“Biomolecular Insights into Extracellular Pollutant Reduction Pathways of Geobacter sulfurreduences using a Base Editor System”为题，于2022年8月4日被Environmental Science & Technology（DOI:10.1021/acs.est.2c02756）接收。

地杆菌是一类具有独特胞外电子传递能力的“电活性”环境微生物，在自然界多种元素的生物地球化学循环、环境生物修复以及绿色能源生产等过程都发挥重要作用。然而，当前人们对于这类菌复杂的电子传递网络仍知之甚少并且存在巨大争议，因此亟须开发更有效的分析研究方法。我们针对硫还原地杆菌的特点开发了一套简单、高效、可精准编辑胞外电子传递相关基因的胞嘧啶碱基编辑技术(pYYDT-BE)。该系统融合了胞嘧啶脱氨酶、Cas9 切口酶和尿嘧啶糖基化酶抑制剂，具有 100% 的单基因编辑效率，并且可用于多种类型电活性微生物的基因编辑。利用该技术我们从生物分子水平阐明了地杆菌导电菌毛和外膜细胞色素C在长距离胞外电子传递过程中的共同作用机制，并揭示了其分别参与铀和亚硒酸盐等污染物还原的电子传递途径关键蛋白。该工作进一步深化了人们对地杆菌胞外电子传递网络的认识，对指导地杆菌的工程改造和推动其实际应用具有重要意义。

2020级博士研究生何汝立为该论文的第一作者，刘东风副研究员、李文卫教授为该论文的共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部重点研发计划等项目的支持。

图1 地杆菌高效单碱基编辑系统

论文链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.2c02756