工业微生物CRISPR文库

全基因组规模功能筛选，赋能合成生物学细胞工厂构建

产品概述

在合成生物学产业爆发式增长的今天，工业微生物作为 "细胞工厂" 的核心载体，支撑着生物基化学品、重组蛋白、生物燃料、天然产物等数千亿美元的市场。然而，传统的单基因编辑方法效率低下，难以系统性地挖掘工业微生物的功能基因和代谢通路瓶颈，严重制约了菌株工程化改造的速度。

舒桐工业微生物 CRISPR 文库服务，依托博士后科研工作站的合成生物学研发实力，整合高通量寡核苷酸合成、工业微生物专属遗传转化体系和深度生物信息学分析能力，为您提供从文库设计、构建到高通量筛选、靶点验证的一站式解决方案。我们已建立了大肠杆菌、解脂耶氏酵母、毕赤酵母、枯草芽孢杆菌等主流工业微生物的成熟 CRISPR 文库平台，帮助您快速鉴定影响菌株生长、代谢、抗逆和产物合成的关键基因，加速下一代高性能工业菌株的开发。

什么是工业微生物 CRISPR 文库？

工业微生物 CRISPR 文库是针对特定工业微生物物种（如大肠杆菌、产油酵母、重组蛋白表达酵母、工业细菌等）构建的高通量基因编辑工具。通过设计和合成覆盖全基因组或特定功能基因集的 sgRNA 文库，利用 CRISPR-Cas9/CRISPRi/CRISPRa 系统实现基因的系统性敲除、干扰或激活，结合功能筛选和高通量测序技术，定量评估每个基因对特定表型的贡献，最终绘制工业微生物的功能基因组图谱。

根据研究目的不同，我们提供三种核心文库类型：

CRISPR-KO 文库：实现基因的永久性敲除，适用于必需基因鉴定和功能缺失筛选

CRISPRi 文库：实现基因的可逆性转录抑制，适用于必需基因和基因剂量效应研究

CRISPRa 文库：实现基因的内源转录激活，适用于功能增益筛选和代谢通路上调

图1 工业微生物 CRISPR 全基因组筛选工作流程图，展示了从 sgRNA 设计、文库合成、菌株转化、功能筛选到测序分析和靶点鉴定的完整流程。

核心技术原理

工业微生物专属 sgRNA设计

综合考虑 sgRNA 序列特征、基因组上下文、染色质可及性和脱靶风险，为每个基因设计 3-5 条高活性 sgRNA。

高均一度文库合成与构建

采用高精度寡核苷酸芯片合成技术，确保文库的序列准确性和均一性（Gini 系数 < 0.2）。针对工业微生物的密码子偏好和载体特性，优化了 Cas9 表达系统和 sgRNA 表达框架，显著提升了不同物种中的编辑效率。

高效遗传转化与文库筛选

建立了工业微生物专属的遗传转化体系，包括原生质体转化、电穿孔转化和农杆菌介导转化等多种方法，确保文库完整导入宿主细胞。严格控制转化效率和文库覆盖度，保证每个 sgRNA 在筛选前至少有 100 个细胞的代表性。

高通量测序与功能基因鉴定

通过高通量测序比较筛选前后 sgRNA 的相对丰度变化，计算每个基因的适应性评分，精准鉴定促进或抑制目标表型的关键基因。结合代谢通路分析和基因互作网络构建，为菌株改造提供直接可操作的靶点清单。

舒桐一站式服务优势 —— 您的科研加速器

工业微生物 CRISPR 筛选涉及物种特异性转化、文库均一度控制、高通量筛选和复杂生信分析等多个技术难点，传统模式下需要协调多个实验室，沟通成本高、周期长、质量难以把控。

选择舒桐，您只需要一个决定！我们依托博士后科研工作站的强大研发团队，整合分子生物学、微生物学、生物信息学和 NGS 测序四大专业部门，为您打通全流程七大关键环节：

五大核心竞争力

博士后工作站
依托博士后科研工作站，汇聚了合成生物学、微生物代谢工程和功能基因组学领域的顶尖人才，具备深厚的工业微生物研究背景和项目经验。

高编辑效率
针对工业微生物基因组特征进行了专项优化，有效提升编辑效率，大幅提升筛选成功率。

多物种成熟转化体系，覆盖主流工业微生物
已建立了大肠杆菌、毕赤酵母、酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌等 10 + 种主流工业微生物的成熟 CRISPR 编辑和转化体系，是国内少数能提供多物种工业微生物 CRISPR 文库服务的团队。

高通量筛选平台，一站式全流程
拥有自动化微生物培养、筛选和测序平台，可同时开展多个大规模筛选项目。从文库设计到最终靶点报告，全程一站式服务，无需您协调多个供应商，项目周期缩短 30-50%。

定制化服务，匹配多样化研究需求
不仅提供标准化的全基因组文库，还可根据您的研究目标定制特定基因集文库、结构域平铺文库、双 sgRNA 组合筛选文库等，灵活适配不同的研究场景。

应用场景 —— 解锁工业微生物功能基因组学新维度

工业酶工程改造
系统性筛选影响酶表达、折叠、分泌和催化活性的关键基因，构建高产工业酶的工程菌株。已成功应用于淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶等多种工业酶的生产菌株优化。

代谢通路优化
鉴定代谢通路中的限速步骤和调控节点，指导代谢流的定向分配，提高脂肪酸、生物柴油、氨基酸、维生素、天然产物等目标产物的产量和得率。

重组蛋白生产菌株优化
筛选影响重组蛋白表达、折叠、糖基化和分泌的关键基因，解决蛋白聚集、降解和糖基化不均一等问题，显著提升表达系统的重组蛋白产量。

抗逆性菌株筛选
鉴定赋予菌株乙酸、糠醛、高温、高盐、有机溶剂等胁迫耐受性的关键基因，构建能够利用低成本木质纤维素水解液等非粮原料的工业菌株。

底盘细胞系统改造
系统性敲除非必需基因和副代谢通路，构建基因组简化的 "最小细胞" 底盘，提高细胞的生长速率和产物合成效率。

合成致死与基因互作研究
利用双 sgRNA 组合筛选文库，绘制工业微生物的基因互作网络，发现合成致死靶点，为多基因组合改造提供理论指导。

高分文献案例 —— 看工业微生物 CRISPR 文库如何推动合成生物学突破

Bioresource Technology 2024—— 全基因组 CRISPR文库筛选揭示解脂耶氏酵母乙酸耐受性机制

文献信息：Mining novel gene targets for improving tolerance to furfural and acetic acid in Yarrowia lipolytica using whole-genome CRISPRi library. Bioresource Technology

图2 借助CRISPRi文库在全基因组水平识别解脂酵母耐受糠醛和乙酸新靶点，并解析关键靶点的耐受机理。

研究背景
解脂耶氏酵母是最具工业化前景的产油酵母，脂质积累能力可达细胞干重的 80% 以上。然而，利用低成本木质纤维素水解液生产生物柴油时，水解液中的乙酸会严重抑制酵母的生长和脂质合成，成为制约工业化应用的主要瓶颈。传统方法难以系统性地鉴定乙酸耐受性相关基因。

技术方案
研究团队利用 DeepGuide 算法设计了包含 23,900 个 sgRNA 的解脂耶氏酵母全基因组 CRISPR-KO 文库，覆盖 98.8% 的编码基因。在 0.35% 乙酸胁迫条件下进行全基因组筛选，通过比较筛选前后 sgRNA 的丰度变化，鉴定影响乙酸耐受性的关键基因。

关键发现

鉴定出 127 个显著影响乙酸耐受性的基因，其中 72 个为首次报道

发现敲除乙酰辅酶 A 合成酶基因 ACS2 可使乙酸耐受性提升 2.3 倍

揭示了细胞膜完整性、线粒体功能和氧化应激响应是乙酸耐受性的核心调控机制

通过组合敲除 ACS2 和 HAA1 基因，构建的工程菌株在 0.5% 乙酸条件下的脂质产量提升了 4.2 倍

应用意义
该研究绘制了解脂耶氏酵母的全基因组功能图谱，为利用木质纤维素水解液生产生物柴油提供了关键靶点和工程化策略。

舒桐技术优势总结

全基因组覆盖：覆盖大肠杆菌、解脂耶氏酵母、毕赤酵母、枯草芽孢杆菌等主流工业微生物 > 98% 的编码基因

高编辑效率：专属 sgRNA 设计算法，单基因编辑效率高达 80-95%

多模式可选：提供 CRISPR-KO、CRISPRi、CRISPRa 三种文库类型，满足不同研究需求

高通量筛选：单次实验可同时评估数万个基因的功能，效率是传统方法的 100 倍以上

结果可靠：严格的文库质量控制和高深度测序，确保筛选结果的准确性和可重复性

应用导向：生信分析直接提供可操作的菌株改造建议，加速从靶点发现到菌株构建的转化

为什么选择舒桐？

在工业微生物合成生物学的道路上，技术只是工具，真正的价值在于能否将复杂的技术转化为可落地的菌株改造方案。选择舒桐，您获得的不仅是一项服务，更是一个科研伙伴：

我们拥有博士后科研工作站和强大的合成生物学团队，具备深厚的学术背景和丰富的工业项目经验。

我们整合了分子、微生物、生信、NGS 四大专业部门，形成高效协作的服务体系，每个环节都有专业团队保驾护航。

我们深知每个工业菌株的独特性，提供个性化的文库设计和筛选方案，而非千篇一律的标准化服务。

我们拥有成熟的多物种转化体系和高通量筛选平台，能够应对各种复杂的工业微生物研究需求。

我们提供全流程质量把控和一站式服务，从文库设计到菌株验证，让您告别多供应商协调的烦恼，大幅缩短项目周期。

让我们携手合作，将您的合成生物学想法转化为高性能的工业菌株。无论是发表高分文献，还是推动工业化生产，舒桐都将是您最值得信赖的技术伙伴。

联系我们

如果您对工业微生物 CRISPR 文库服务感兴趣，或希望了解更多技术细节和项目案例，欢迎随时联系我们。我们的技术团队将竭诚为您提供专业咨询和定制化解决方案。

珠海舒桐生物科技有限公司
让合成生物学研究更简单，让工业菌株开发更高效！

参考文献

1. Genome-wide functional screens enable the prediction of high activity CRISPR-Cas9 and -Cas12a guides in Yarrowia lipolytica. Nature Communications.

2. Mining novel gene targets for improving tolerance to furfural and acetic acid in Yarrowia lipolytica using whole-genome CRISPRi library. Bioresource Technology