分享一篇发表在Nature Microbiology上的文章，文章的题目为“Engineered orthogonal and obligate bacterial commensalism mediated by a non-standard amino acid”，通讯作者为来自美国特拉华大学的Aditya M. Kunjapur助理教授，其团队长期致力于扩展生物化学的合成生物学。

合成生物学应用广泛，但工程微生物在环境中的生存控制困难，现有生物遏制策略在复杂环境中效果不佳。本研究旨在设计一种正交专性共生关系，实现工程微生物在特定环境的自主生存控制，减少对外源化学物质的依赖。

据此，作者设计了“生产者 - 利用者”的双菌株系统：用非标准氨基酸（nsAA）作为两者之间桥梁，让工程菌的生存仅依赖特定菌株，无需添加外源化学物质。

研究团队为nsAA定下6条 “严苛标准”， 包括在自然界中不常见，可降低自然交叉喂养风险；化学性质稳定，能防止不必要的反应；生物合成可行，可通过工程手段合成；能利用现有遗传编码工具实现位点特异性整合；可支持合成营养缺陷型菌株生存，促使共生关系形成；具有可降解性，能维持对nsAA生产者的严格依赖并避免环境污染。而非标准氨基酸OMeTyr（O-甲基-L-酪氨酸）符合理想nsAA的多项标准。

随后，作者设计了“生产者-利用者”的双菌株系统，其中“生产者”菌株自带 “微型工厂”，能合成OMeTyr。而“利用者”菌株的关键蛋白合成必须依赖 OMeTyr，一旦离开生产者，就会死亡。通过基因优化，利用者的逃逸率低至 2.8×10⁻⁹，创同类研究新低。

后续，作者通过共培养实验，证明当利用者与生产者菌株配对时，前者能稳定生长；但若换成普通大肠杆菌，利用者则无法生存，证明依赖关系绝对专一。此外，在模拟玉米根部的微生物群落中，作者发现生产者能够持续供应OMeTyr，让利用者菌株存活，而当利用者被 “断粮” 后，24小时内无任何存活，安全性远超依赖外源化学物质的传统菌株。

总之，本文通过设计大肠杆菌间基于非标准氨基酸（nsAA）OMeTyr的正交专性共生关系，提出新的生物遏制策略，为微生物生态研究和生物遏制提供了新方向。

本文作者：LJF

责任编辑：LZ

DOI：10.1038/s41564-025-01999-5

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-025-01999-5