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通过快速激光质谱技术对生物合成文库进行离群筛选

DOI：10.1021/acssynbio.9b00243 期刊：ACS Synthetic Biology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 借助DNA合成与分子克隆技术的进步，合成生物学日益采用大规模构建文库来探索广阔的设计空间。对于生物合成途径工程而言，筛选这些文库以获取多种目标代谢产物的能力至关重要。若目标代谢物或代谢表型难以测量，筛选工作很快就会成为涉及耗时培养、样本制备和提取的主要瓶颈。为此，我们展示了自动化激光辅助快速蒸发电离质谱技术（LA-REIMS）——一种环境激光解吸电离质谱技术——如何无需样本制备或提取，直接对琼脂平板上的酵母菌落进行快速质谱分析。我们利用LA-REIMS以每分钟6个菌落的速度，直接评估酵母菌落中紫罗兰素和桦木酸的生产水平。随后，我们通过不到4小时筛选450多个酵母菌落，同时实时生成每个菌落的可回收甘油菌种，展示了LA-REIMS的高通量能力。这证明LA-REIMS可作为液相色谱-质谱联用（LCMS）等下游定量方法的预筛选工具。通过LA-REIMS预筛选数百个菌落，我们成功分离并验证了一个桦木酸产量提高2.5倍的菌株。最后，我们证明LA-REIMS能检测27种不同生物分子中的20种，展示了该技术在代谢物检测中的广泛应用性。LA-REIMS的快速自动化特性使其成为补充当前学术和工业流程中现有筛选技术的宝贵新技术。
作者： Glen-Oliver F. Gowers，Simon J.S. Cameron，Alvaro Perdones-Montero，David Bell，Soo Mei Chee，Marcelo Kern，David Tew，Tom Ellis，Zoltan Takats
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为展示自动化激光辅助快速蒸发电离质谱技术（LA-REIMS）的用途——无需样品制备或提取，直接对琼脂平板上的酵母菌落进行快速质谱分析，旨在高效筛选大型构建文库中的目标代谢物。

研究成果

LA-REIMS是一种快速、自动化的初筛工具，可对现有基于定量色谱的质谱方法形成补充。该技术成功从大型酵母文库中筛选出紫色杆菌素和桦木酸的高产菌株，证明其在合成生物学与代谢工程领域具有显著缩短菌株筛选时间和工作量的潜力。

研究不足

由于缺乏色谱分离和基线噪声，LA-REIMS需要进行复杂的数据预处理。该技术对不同代谢物的检测限差异很大，尤其是那些质量范围与内源性脂质重叠的代谢物。目前该技术缺乏分离手段，导致物种鉴定只能通过m/z值进行参考比对。

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