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微生物基因组编辑

作者:司马错    来源:网络    发布时间:2024-06-24 17:30阅读量:9313      会员投稿

泓迅生物依托专利的合成及组装平台,结合经验丰富的CRISPR-Cas9技术,可实现对微生物基因组的高效、精准编辑。

CRISPR系统作为一种新型编辑工具,具有操作难度小、编辑成本低、打靶效率高、无痕编辑等优点,在微生物合成生物学领域被广泛应用和研究,并由此开发和设计出了大量新的基因编辑元件、工具和基因线路。

微生物合成生物学

在微生物基因编辑中,存在多种热门的模式微生物,因其在实验室中的易操作性、遗传背景的清晰性以及对基因编辑技术的响应性而受到青睐。

大肠杆菌

大肠杆菌因其易于操作、高产等优点被视为生产天然产品的最佳系统之一,很多研究通过构建大肠杆菌改造菌株实现工业化生产。研究者以大肠杆菌MG1655为出发菌株,首先利用表达载体共表达大肠杆菌来源的glmS和酿酒酵母来源的gna1,构建N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)的生物合成路径,然后利用CRISPR/Cas9技术敲除GlcNAc的分解代谢与转运途径,以提高GlcNAc的产量,最后结合发酵条件优化使GlcNAc的产量得到进一步提升。

重组大肠杆菌中GlcN和GlcNAc代谢流程图

泓迅生物——大肠杆菌基因编辑案例

野生型大肠杆菌中复刻工程菌株SYNB1618的基因改造

泓迅生物利用CRISPR技术,在野生型大肠杆菌基因上7个不同位点分别敲入三个外源基因A/B/C,累计敲入DNA长度达36kb,最终成功获得了多拷贝的重组菌株。

经发酵测试,重组菌株可以实现不同环境下苯丙氨酸(Phe)到反式肉桂酸酯(TCA)的转换,完全达到客户预期目的。

野生型大肠杆菌基因上7个不同位点

酿酒酵母

作为一种典型的模式真核生物,酿酒酵母由于其对苛刻发酵条件的耐受性、基因工程操作的高效性和公认的安全性,在真核生物中先被发展成为细胞工厂。最成功的例子是抗疟药物青篙素前体物青篙酸在酿酒酵母中的合成,产量高达25g/L,并已实现工业化生产。

泓迅生物——酵母基因编辑案例

泓迅生物参考《Nature》文献中工程菌株的设计,自主研发合成了一条葡萄糖到橄榄酸的酵母代谢通路。

新通路包含7个外源基因,总长度长达14 kb;利用CRISPR技术,成功将14kb的代谢通路一次性整合到酵母基因组上。

经发酵测试,重组酵母菌株成功利用底物葡萄糖高效转化为橄榄酸(OA)。

酵母代谢通路

参考文献

1. 曹中正,张心怡,徐艺源,等. 基因组编辑技术及其在合成生物学中的应用 [J]. 合成生物学, 2020, 1 (04): 413-426.

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