文章标题：Bridging continuous and discrete evolution through a controllable, hypermutagenic phage-bacteria system

发表期刊：Nature Microbiology

影响因子：19.4

客户单位：新加坡国立大学（NUS）

君跻生物提供服务：基因合成

基因编辑和定向进化，一直是生物工程的“提速”难题。近日，新加坡国立大学（NUS）Julius Fredens团队在《Nature Microbiology》期刊上发表的一项研究带来了全新解决方案：一种名为LySE（裂解选择与进化） 的可控噬菌体-细菌定向进化平台。此平台兼顾连续进化的高速通量与离散进化的精准可控，支持40kb超大基因簇进化，彻底解决传统技术脱靶、作弊突变、片段受限三大痛点。

长期卡点：定向进化始终无法两全

定向进化是合成生物学、酶改造、微生物育种、塑料降解通路优化的核心技术，但目前主流体系一直存在无法调和的短板。传统离散进化模式精准可控、可溯源、无宿主脱靶干扰，但迭代慢、通量低、研发周期长；

而以PACE为代表的连续进化速度快、自动化程度高，却存在进化轨迹不可控、易积累作弊突变与基因组脱靶突变的问题，结果难以精准归因。更关键的是，传统连续进化仅支持8kb以内小基因片段，完全无法适配复杂代谢通路、多蛋白复合体等大片段基因簇改造，长期限制了复杂微生物工程的推进。

NUS重磅创新：LySE杂交进化系统

针对行业瓶颈，新加坡国立大学Julius Fredens团队开发出裂解筛选与进化系统 LySE，搭建起「离散质控+连续高速迭代」的全新进化范式，是目前为数不多可实现超大基因簇精准快速进化的通用平台。系统核心由两大创新模块构成：

首先，团队工程改造出超高突变T7 DNA聚合酶，融合双腺嘌呤-胞嘧啶脱氨酶，实现均匀、全覆盖的转换突变，突变效率达到大肠杆菌本底的16万倍（3.82×10⁻⁵ 每碱基替换），且突变仅靶向目标噬菌体质粒，不破坏宿主基因组，从根源杜绝脱靶与作弊突变。

其次，依托T7噬菌体构建高低MOI裂解-转导循环体系：高感染复数阶段完成快速超突变与噬菌体包装释放，低感染复数阶段将突变基因簇转入全新宿主，每一轮进化刷新宿主细胞，既保留离散进化的质控节点、可追溯可调控，又实现了连续进化的高速循环迭代。

核心优势：全面碾压传统进化技术

相比PACE、ALE等主流方案，LySE优势极为突出：

1. 突破8kb片段限制，最高支持40kb超大基因簇进化，适配完整代谢通路改造；
2. 突变精准靶向目标序列，表型变化可精准对应基因型突变，实验可信度大幅提升；
3. 操作简单、无需高端设备，可高通量自动化运行，普适性极强。

双场景实证：进化效果大幅优于传统方案

• 抗生素抗性快速进化

针对tetA耐药基因仅5轮进化，菌株替加环素抗性提升25倍，突变稳定存在于目标质粒，移植新宿主后性状完全保留。而传统ALE进化的抗性依赖宿主基因组突变，转移后抗性直接丢失，不具备实用价值。

• PET塑料降解通路优化

本次用于进化改造的乙二醇降解核心基因gox0313由GentleGen公司合成，研究团队基于该基因搭建出完整PET单体降解通路，通过LySE系统完成定向进化。经过5轮迭代优化后，菌株利用乙二醇为唯一碳源的生物量提升50.9%，成功筛选出gox0313、glcD等关键增效突变。反观ALE体系，未产生任何目标通路有效突变，无法实现通路精准优化。

价值总结：重塑微生物定向进化范式

LySE成功解决了定向进化 “快而不准、准而不快、大片段无能” 的行业难题，既适用于蛋白工程、基因通路机制解析等基础研究，也可支撑塑料生物降解、碳中和工程菌株、工业酶改造、新型抗菌靶点筛选等产业场景。

该技术已申请国际专利，拥有完整自主知识产权，有望成为下一代合成生物学定向进化的标准化主流工具，推动复杂微生物工程从试错迭代迈入精准高效进化新阶段。

基因合成：自动化规模化制备

君跻生物基因合成团队成员中80%以上具有五年以上行业一线工作经验，也参与了多项国内重大的合成生物学项目，能够为客户提供快速稳定的基因合成服务。同时，能够根据客户的下游实验需求，进行包括个性化设计的沟通，密码子优化，载体构建方案的建议等一站式的解决方案。

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