通过快速激光质谱技术对生物合成文库进行离群筛选

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。