引言
SAM的生产方法有化学合成法、发酵法和酶促转化法。其中化学法合成SAM副产物多，分离纯化困难，工业化前景小。而酶促法因为外源底物ATP价格昂贵、SAM合成酶的制备成本较高等特点而难以实现工业化。发酵法是目前工业化生产SAM的主要途径。本文对SAM菌株的理性化筛选育种进行了总结，希望能够为菌种筛选拓宽思路。
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为发酵存在
虽然SAM作为初级代谢产物广泛存在于所有生物细胞中，但是各生物细胞的SAM含量差异却很大。经过研究比较（表1）发现，在环境中含有丰富L-蛋氨酸的条件下，酵母细胞转化合成并积累SAM的能力最强。主要因为酵母细胞含有巨大的液泡，液泡中富含带负电荷的聚磷酸盐，能吸附并固定住带正电荷的SAM。因此，工业生产中一般都选择酿酒酵母和毕赤酵母作为SAM的生产菌株
基于乙硫氨酸的筛选方法
乙硫氨酸（ethionine）是蛋氨酸类似物，一定浓度下对细胞有毒害作用。有研究发现，酿酒酵母胞内含有抗乙硫氨酸的基因，提高抗乙硫氨酸基因的表达可促进细胞高浓度乙硫氨酸的耐受性，同时酵母细胞内的腺苷蛋氨酸含量也会提高。根据这个规律，可以设计利用高浓度乙硫氨酸为筛选条件来筛选高产SAM菌株的实验方案。
基于高浓度蛋氨酸的筛选方法
虽然蛋氨酸是合成腺苷蛋氨酸的底物，但如果环境中的蛋氨酸浓度过高，同样会对细胞生长有抑制作用。基于假设能抵抗高浓度蛋氨酸的酿酒酵母菌株也能将蛋氨酸高效合成为腺苷蛋氨酸，并囤积在液泡中，然后利用高浓度蛋氨酸做为初步筛选条件，证明了该假设基本正确，并发现了ADO1这个基因的突变失活能加强蛋氨酸合成途径，从而加强SAM的积累。
基于制霉菌素的筛选方法
麦角固醇是酿酒酵母等微生物细胞膜的重要组成部分，对确保细胞膜的完整性、膜结合酶的活性、膜的流动性、细胞活力及细胞物质运输等起着重要作用，麦角固醇的体内合成需要消耗大量的SAM来作为甲基供体。制霉菌素可与真菌细胞膜上的麦角固醇相结合，导致细胞膜通透性发生改变，以致细胞内容物漏失而发挥抗真菌作用。Shobayashi等利用制霉菌素筛选麦角固醇途径缺失的诱变菌株，因为理论上麦角固醇途径缺失，SAM消耗量减少，SAM积累量增多。他们也的确从S.cerevisiaeK-9和X-1A的诱变菌株中筛选到SAM积累量提高了1.7-5.5倍的菌株，并且通过基因对比发现erg4基因的突变失活对SAM积累量的提升非常关键。
基因电路的高通量筛选方法
基因电路
基于基因电路的高通量筛选方法在生物细胞内通过引入基因表达与调控元部件构建的代谢调控回路，可实时根据外界信号给出相应反应或指示，这便是基因电路的生物传感器。作为新兴合成生物学的热门之一，基因电路被用于环境监测、快速诊断、理性化育种等领域的研究。
高通量筛选手段来理性化育种是基因电路一个非常重要的实际应用，Umeyama等就在酿酒酵母YTU细胞内构建了感应胞内SAM浓度的基因电路，其中经典的能灵敏感应SAM浓度的与门电路，如图1所示。来自大肠杆菌的metJ与B42的复合基因是电路的感受元件，该基因表达的嵌合蛋白能特异地与胞内SAM结合形成复合物，复合物能控制效应元件——荧光蛋白基因Venus的表达。为了能调节电路感受信号阈值——感受SAM浓度范围，Umeyama在效应元件中加入能与抗四环素结合的操纵子（tetO）以及引入抗四环素基因tetR的表达框，利用强力霉素DOX能与抗四环素结合这一特性，便将电路改装成了由SAM和DOX浓度共同作用的与门电路。通过调节外源加入的DOX浓度就能控制电路感受的SAM浓度阈值，以便于控制荧光蛋白表达水平来检测和分析。经过进一步地调试，他们利用这一个基因电路，从构建的随机基因过表达菌种库中筛选到SAM积累加强菌株，并确认GAL11是SAM大量积累的加强基因。尽管GAL11调控SAM合成与积累的机理有待进一步研究和阐明，但是利用基因电路实现了高通量筛选SAM高产菌株，使SAM菌株的理性化育种向前迈进了一大步。
以上引自：赵伟军《微生物合成腺苷蛋氨酸的研究进展》
对高通量的理解
高通量筛选
高通量筛选(Highthroughputscreening，HTS)技术是指以分子水平和细胞水平的实验方法为基础，以微板形式作为实验工具载体，以自动化操作系统执行试验过程，以灵敏快速的检测仪器采集实验结果数据，以计算机分析处理实验数据，在同一时间检测数以千万的样品，并以得到的相应数据库支持运转的技术体系，它具有微量、快速、灵敏和准确等特点。简言之就是可以通过一次实验获得大量的信息，并从中找到有价值的信息。
对高通量的认知可分为2个层次，如果将重心放在高通量上，那么寻求的解决办法是自动化，小型化，比如使用液体工作站或机器人来完成分液的工作，使用微孔板和微孔板检测仪，如酶标仪来快速获得定位，从而取到高产菌株。如果将高通量筛选的认知聚集于筛选，则必然看重“筛子”的能力，通过对菌株生理，代谢特点分析，然后建立猜想模型，再依据这个模型寻找被富集的高产菌株，或被杀灭的高产菌株。当然如果能够将两者结合起来，则会起到事半功倍的效果。比如在菌株构建时就在基因中插入选择标签，这样通过设计选择培养基去除没有克隆目的基因的宿主，然后再结合高通量筛选方法快速得到高产菌株，选择培养基当然不限于一种，可以在富集之后再富集，逐渐缩小搜索的范围。
另外，对于在发酵企业中研发人员在设计理性化筛选方法的时候可以多与车间育种组的工程师沟通，因为在交流中可以得到很多启发，最直接的启发或许是单菌落的形态及生产密度等，这些信息可直接用于筛选模型，而且效果更好。
如果实在没有单一模型，也可以用几个参数作为组合模型，比如RQ，pH拐点等组合信息。
会议通知
时间：年5月18日~5月20日，18日全天报道
地点：上海市
具体信息和攻略（点击这里）
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