近日，中国农业科学院烟草研究所烟草功能基因组创新团队构建了“清洁型”烟草植物底盘，从源头上突破了长期制约植物分子农业领域的纯化瓶颈，为植物源重组蛋白的高效制备提供了新的解决方案。相关成果发表在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》。

研究团队首先利用病毒诱导基因沉默技术，在本氏烟草多酚过氧化酶候选基因中鉴定出两个主效基因PPOa和PPOb。随后，采用CRISPR-Cas9技术成功获得两个独立的双突变株系ppoa;ppob#3和ppoa;ppob#7。与野生型相比，双突株系的蛋白粗提液不再发生明显的酶促褐变和蛋白聚沉。

在功能验证实验中，研究团队用新型冠状病毒刺突蛋白（Spike）三聚体和流感病毒血凝素（HA）三聚体为模型抗原进行比较分析。结果显示，在ppoa;ppob#3背景下，Spike三聚体的纯化回收率提高约70%，HA三聚体提高约40%，纯化过程稳定性和产品质量显著改善。进一步的蛋白质组学和代谢组学分析表明，PPO介导的氧化反应是导致蛋白聚沉和内源污染的关键因素。与野生型相比，突变株中高分子复合物（HMC）显著减少，第一步Ni2+-NTA纯化后植物内源蛋白污染率由63.4%降低至3.2%，以绿原酸及其异构体为主的残留多酚含量显著下降。

该研究从蛋白质组学、代谢组学和生物化学等层面提供直接证据，表明通过构建通用的“清洁型”烟草植物底盘，可以从源头上解决困扰植物分子农业领域30余年的重组蛋白纯化难题。该底盘不依赖复杂的下游工艺补偿，对不同类型重组蛋白具有良好的通用性，为各类植物源重组蛋白药物的高效制备提供了关键支撑。 

图1 “清洁型”烟草植物底盘的高效纯化机制