全球氨基酸市场呈现逐年增长的趋势，年均复合增长率维持在5.6%左右。2016年全球氨基酸年产量已达到800万吨，总销售额近百亿美元。微生物发酵方法因其产能高、成本低等优势，生产了全球总产量85%以上的氨基酸。如何筛选、改造和获得氨基酸高产菌株是提高发酵产量的关键问题。

　　2018年9月6日，北京理工大学生命学院霍毅欣课题组在自然集团旗下综合性期刊《Nature Communications》 （IF="12.353，2018年Google Scholar最具学术影响力期刊排名第7）上发表了题为“Utilization of rare codon-rich markers for screening amino acid overproducers”的研究论文。首次通过增加序列中稀有密码子的数量来提高蛋白翻译所需氨基酸浓度的“门槛值”，利用必需基因和颜色蛋白编码基因，建立了氨基酸高产菌株的选择和筛选体系，并证明了该方法在大肠杆菌（Escherichia coli）和谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）中的可行性。本研究为氨基酸高产菌株的筛选提供了新系统，解决了传统类似物筛选法存在的高毒性、低阳性率和适用对象有限的问题，理论上可用于任何一种天然氨基酸高产菌株的筛选，同时也为氨基酸高产机制的发现提供了新思路，可用于氨基酸发酵生产中优良菌株的构建，进而推动氨基酸市场的增长，促进氨基酸在食品、医药、养殖业等民生领域的应用。

图1 稀有密码子减缓翻译速率及恢复方式

图2 转录组分析基因表达变化

　　北京理工大学生命学院教授、“青年千人”计划入选者霍毅欣教授为本论文通讯作者；北京理工大学生命学院博士研究生郑博，博士后马晓焉为该论文共同第一作者；北京理工大学生命学院杨宇特别研究员等师生为共同作者。本工作得到青年千人计划、国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国博士后面上基金的支持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-05830-0

【作者简介】

　　霍毅欣教授曾经在法国巴斯德研究所、美国加州大学洛杉矶分校等欧美科研院校和生物公司学习和工作十三年，兼有在学术界从事基础研究和工业界开展应用转化研究的经历。2015年10月加入北京理工大学并入选中组部青年千人计划。所领导的课题组围绕着“天然资源的微生物精炼与制造”，以代谢工程为核心，以“人工细胞工厂的设计-构建-筛选-放大”为主线，以多种模式生物为研究对象，开展了一系列研究，取得了多项研究成果。曾在Nature Biotechnology、Science、Nature Communication、Current Opinion in Biotechnology、Nucleic Acids Research、Metabolic Engineering、Applied Microbiology and Biotechnology、Molecular Microbiology等国际著名杂志上发表论文二十余篇。