种类繁多的真菌在我们的日常生活中扮演着几个关键角色。从促进生态养分循环，到用于工业制造，再到成为我们食物的关键成分，真菌身兼多职。在所有真菌物种中，酵母是研究得最好的，也是最容易被人类驯化的。

通过细菌与酵母结合产生抗真菌剂

例如，酿酒酵母(S.cerevisiae)酵母菌种不仅用作啤酒、面包和葡萄酒的主要发酵罐，而且还是生产胰岛素、疫苗和必需重组蛋白的关键成分。但并非所有酵母菌和真菌都对人类友好且可驯服。有几种是机会性致病病原体，与轻度至重度真菌感染甚至癌症有关。

质粒是独立于染色体的小型遗传结构，可以自行复制。它们可用于将合成的、修饰的基因引入其他生物体的细胞。通过细菌物种之间的结合传递质粒已被证明可有效产生新型抗菌剂，靶向特定基因以消除或抑制病原体。

然而，在处理不易控制的酵母时，这种方法让科学家们望而却步。因此，为了关键的生物技术应用，特别是抗真菌药物的开发，研究和操纵真菌物种的生物学变得势在必行。

为了满足这一未满足的要求，来自加拿大的一组研究人员开发并优化了通过结合在细菌和不同酵母物种之间转移的优质结合质粒。

“为了创建我们的新型质粒，我们构建了结合质粒pTA-Mob2.0的衍生物，使用设计的基因缺失和簇突变来改善细菌与酵母的结合，”西安大略大学助理教授BogumilJ.Karas博士解释说以及发表在BioDesignResearch上的研究的通讯作者。

pTA-Mob2.0由质粒维持和转移所需的遗传元件组成，非常适合本研究。该团队首先通过删除55个基因或小遗传区域来优化这种用于细菌与酵母结合的质粒，以创建四个流线型质粒：M1-M4，每个质粒有两个克隆。然后将这些修饰过的质粒通过接合从大肠杆菌(E.coli)细菌转移到酿酒酵母，并根据酵母菌落形成进行评估。

质粒M3克隆1(M3C1)显示出最显着的结合效率增加。发现有助于提高效率的突变位于接合基因traJ的启动子区域。这种突变降低了traJ的表达，这显着影响了其他结合蛋白的表达，从而促进了结合。

此后，创建了五个包含traJ突变的M3C1衍生质粒，包括pSuperCon5(pSC5)质粒，其具有用于改进与不同酵母物种和硅藻的接合转移的附加元件。pSC5还添加了抗生素选择标记。

与原始pTA-Mob2.0质粒相比，在顺式(动员自身)和反式(动员另一个质粒)设置中测试时，pSC5的细菌-酵母结合频率分别高出10倍和23倍。这可能是因为细菌在携带pSC5质粒时对酵母的不利影响较小。

这种增强的结合被不同的细菌物种——中华根瘤菌作为携带pSC5的供体进一步复制，表明这种机制可用于不同的细菌。此外，pSC5质粒允许成功地将DNA转移到七种酵母中，包括耳念珠菌(一种已知的病原体)，尽管效率水平不同。

随后，pSC5质粒被驯化用于GoldenGateAssembly——一种分子克隆方法，能够同时和定向地将多个所需的DNA片段组装成一个片段。在此之后，研究人员验证并证明了他们的新型细菌-酵母结合方法和改进的结合质粒可用于高效地提供抗真菌疗法。

该团队现在正在考虑将他们的跨界共轭系统与基于CRISPR的基因编辑平台相结合，以针对不同环境生态位中的致病真菌。

谈到这项研究的成功和未来应用，Karas博士说：“基于结合的技术，例如我们开发的技术，提供了一种独特的功能性方法，可以在体外和体内的微生物物种之间传递质粒。随着在结合频率，我们设计的结合质粒可用作抗真菌试剂，在开发下一代抗菌药物方面具有重要应用。”