细胞壁工程改造提升Fusarium venenatum菌体蛋白营养强化的高效生物合成

针对真菌菌体蛋白中几丁质等冗余组分限制底物转化率、蛋白质消化率的问题，研究人员通过CRISPR/Cas9介导的几丁质合成酶(Chs)基因敲除技术，构建Fusarium venenatum工程菌株FC02，使其蛋白质含量提升至54.12%，胃排空时间缩短10.48分钟，为功能性食品开发提供新策略。

　　

全球蛋白质危机背景下，Fusarium venenatum（F. venenatum）菌体蛋白作为新兴替代蛋白来源，其应用却受限于细胞壁中高达1/3的几丁质含量——这种天然不可消化聚合物显著降低了蛋白质消化率和生物可利用度。传统物理破壁方法成本高昂且效率有限，而基因编辑技术为重构真菌细胞壁提供了新思路。

江苏省基础合成生物学研究中心的研究团队在《Bioresource Technology》发表研究，通过CRISPR/Cas9技术靶向敲除F. venenatum的几丁质合成酶基因(Chs)，成功构建工程菌株FC02。该研究整合转录组学和蛋白组学技术，系统解析了细胞壁简化对代谢调控的影响，并采用动态体外消化模型评估营养改善效果。

关键技术包括：1）CRISPR/Cas9介导的无痕基因编辑；2）20L发酵罐规模培养；3）胃半排空时间测定系统；4）基于质谱的组学分析。研究结果显示，FC02菌株蛋白质含量从35.30%跃升至54.12%，几丁质含量降低至6.29%。在发酵性能方面，葡萄糖-蛋白质转化率显著优于野生型。消化特性改善尤为突出：胃半排空时间加快10.48分钟，蛋白质消化率和必需氨基酸指数(EAAI)同步提升。

结论部分强调，该工作首次通过细胞壁工程策略实现三重突破：1）提升蛋白质合成效率；2）增强营养可及性；3）缩短消化时间。这种非转基因改造方法为开发可控消化特性的功能性食品提供了范例，同时为微生物蛋白工业化生产提供了新思路。研究团队特别指出，F. venenatum菌丝体结构的可编程特性，使其成为未来个性化营养食品的理想载体。