新方法以單點(diǎn)精度敲除酵母基因

你如何讓酵母更加努力?不是制作面包，而是制作化學(xué)品和藥品的過程。工業(yè)目前使用稱為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的酵母。他們希望它能更好地發(fā)揮作用。答案是操縱酵母的遺傳密碼。為了獲得該代碼，研究人員開發(fā)了一種方法，可以關(guān)閉酵母中的靶基因，引入突變。該團(tuán)隊(duì)的方法刪除了DNA序列中的特定點(diǎn)。他們研究每個(gè)缺失如何影響酵母。缺失會(huì)導(dǎo)致酵母停止使用某些化學(xué)物質(zhì)嗎?缺失會(huì)使酵母生長(zhǎng)得更慢嗎?該團(tuán)隊(duì)的方法讓他們研究每個(gè)基因，以及與其他基因的結(jié)合。通過這種方法，科學(xué)家們可以構(gòu)建突變體文庫(kù)，用于發(fā)現(xiàn)每個(gè)基因的工作原理。

到目前為止，遺傳突變文庫(kù)僅在較簡(jiǎn)單的生物體中實(shí)現(xiàn)，特別是原核生物?，F(xiàn)在，科學(xué)家們可以為更復(fù)雜的生物建立這樣的庫(kù)。這項(xiàng)新技術(shù)讓科學(xué)家們可以快速設(shè)計(jì)出數(shù)以萬(wàn)計(jì)的基因。他們可以98%的效率靶向基因。該結(jié)果易于鑒定和分離顯示出所需性狀的突變菌株，例如對(duì)生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品所必需的有毒化合物的耐受性。

研究人員使用含有CRISPR指導(dǎo)序列的合成寡核苷酸(盒)文庫(kù)開發(fā)了一種稱為CRISPRCas9-和同源定向修復(fù)輔助基因組規(guī)模工程(CHAnGE)的方法，基因特異性序列可以針對(duì)那些選定基因進(jìn)行同源重組，以及獨(dú)特的條形碼跟蹤每個(gè)突變株。將寡核苷酸文庫(kù)克隆到質(zhì)粒中并導(dǎo)入釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中。合成了代表6500個(gè)酵母開放閱讀框中幾乎每一個(gè)的近25,000個(gè)序列。超過98%的CHAnGE盒導(dǎo)致靶基因突變至少82%的時(shí)間，表現(xiàn)出很高的編輯效率。該技術(shù)被證明對(duì)于引入小缺失和單堿基突變以及單個(gè)基因或結(jié)構(gòu)域的飽和誘變是有效的。CHAnGE成功應(yīng)用于設(shè)計(jì)耐糠醛的酵母菌株，表明它可用于工程相關(guān)的真核生物工程，以推進(jìn)生物燃料和有價(jià)值化學(xué)品的可再生生產(chǎn)。

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