I-B-Svi型CRISPR-Cas系统在谷氨酸棒状杆菌中的基因编辑

来源 :安徽大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Nathan_YM
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)是一种不具有CRISPR-Cas系统的生产氨基酸的重要工业微生物,在发酵过程中会产生许多有用的代谢产物,如:谷氨酸、丁二烯等,在工业生产中有非常重要的地位。随着基因工程和基因编辑技术的快速发展,很多研究人员试图在基因水平上人工掌控微生物的生长和代谢,以使利益最大化。但因谷氨酸棒状杆菌与Cas9存在生物相容性问题(表达Cas9的菌株无法生长),目前CRISPR/Cas9系统无法直接应用于谷氨酸棒状杆菌的基因编辑中。基因组编辑技术(简称基因编辑技术)与常说的基因工程一样都是改变细胞的遗传特性,但不同点主要在于基因编辑技术直接针对细胞的染色体,从而使其功能远大于依靠载体的传统基因工程。CRISPR-Cas是原核中的适应性免疫系统,是最前沿的基因编辑技术,可对原核和真核细胞基因组中的基因进行缺失、插入、和替换,且具有简单、快速和有效的显著的优势。文献报道的能够进行基因编辑的方法主要包括2类II型(CRISPR/Cas9)和V型(Cpfl/Cas12a),尤以化脓链球菌中的II型CRISPR/Cas9系统应用最为广泛。但该系统也具有其局限性,如:脱靶和生物相容性等。I型CRISPR-Cas系统是自然界中最常见的类型,该系统中的Cas3在降解DNA时通常是逐步降解而不是直接产生双链断裂,这也可能是为什么I型CRISPR-Cas系统是自然界中最常见的原因。然而,迄今为止,除本实验室外,源自I型CRISPR-Cas系统的基因编辑工具未见报道。本实验室从化工制药厂的活性污泥中分离得到一株能够以甾体化合物为唯一碳源进行生长的放线菌,我们将其命名为:维吉尼亚链霉菌IBL14(Streptomyces virginiae IBL14),该菌株的全基因组测序分析发现:基因组上存在一个I-B-Svi型CRISPR-Cas系统。幸运的是:本实验室前期基于该系统的Cascade和单一的SviCas3已在该菌株自身、大肠杆菌和酿酒酵母中实现了基因编辑。本论文旨在研究SviCas3与谷氨酸棒状杆菌间的生物相容性,进而开发基于该菌株的基因编辑工具。实验中,我们构建了 2个蛋白表达质粒(pEC-XK99E-cas753;pEC-XK99E-cas3中起始密码子为ATG)和3个基因编辑质粒(pXMJ19-t/g-△ldh;pXMJ1 9-t/g-△ldh::egfp;pXMJ19-t/g-△ldh::cat),并通过两步电转化将蛋白表达质粒和基因编辑质粒分别电转至谷氨酸棒状杆菌电转感受中。验证结果表明:(1)含有直接来源于维吉尼亚链霉菌IBL14染色体中基因cas7、cas5和cas3的蛋白表达质粒pEC-XK99E-cas753结合基因编辑质粒可成功的对谷氨酸棒状杆菌进行基因组编辑(乳酸脱氢酶基因内部敲除了615 bp)。(2)仅含直接来源于维吉尼亚链霉菌IBL14染色体中单一cas3基因的蛋白表达质粒pEC-XK99E-cas3结合基因编辑质粒也能成功的对谷氨酸棒状杆菌进行基因组编辑(成功的将egfp、cat基因插入到乳酸脱氢酶内部)。(3)脱靶分析研究中未发现脱靶事件。(4)基于Cas9构建的、作为对照试验的基因编辑中没有得到谷氨酸棒状杆菌的转化子。总之:本论文(1)首次证实直接源于I-B-Svi型CRISPR-Cas系统中Svicas7-5-3基因的所开发的编辑工具能对该菌株进行基因组编辑,表明原核微生物中基因的碱基偏好要求不严;(2)首次证实了单一的未优化的SviCas3可对谷氨酸棒状杆菌的基因组进行编辑,表明在谷氨酸棒状杆菌中SviCas3比SpCas9生物相容性好;(3)潜在打靶位点的测序分析中未发现有脱靶现象,支持别人已发表的Cas3不参与靶序列定位的研究观点,暗藏着重要的应用前景。
其他文献
函数概念在中学教学中占有很重要的地位,掌握函数对我们的学习和工作具有很重要的意义.在中学教学中,是通过由浅入深,从变化的过程到对应的关系来建立函数概念,并且研究了函
本文从直播平台和网络主播两方面入手分析网络直播的赢利模式,其中直播平台以虚拟道具、广告、会员订阅和内容付费为主;主播以时薪、粉丝送礼收入和衍生副业收入为主。我们需
在城市中开展园林建设是提高城市的生态文明程度行之有效的方法,但园林建设需要一个漫长的周期,同时又是一项综合性很高的基础设施建设的工程,是促进我国生态文明城市建设的
本文对广州社区公共景观中的滨水空间、商业空间、科教空间和住区空间微农业现状进行分析,提出社区微农业融入公共景观空间的改善设计方法,从合理布局、模块化种植、提升观赏
<正>党的十八届四中全会通过了《中共中央关于全面推进依法治国若干重大问题的决定》,在《决定》中明确提出,把信访纳入法治化轨道,保障合理合法诉求依照法律规定和程序就能
会议
本文以改良品供应链为研究对象,采用数量折扣作为激励机制,研究了一个供应商和一个零售商构成的改良品二级供应链在批量对批量供应模式假设下的协调问题,以达到协调改良品供
农村留守弱势群体是我国农村社会发展中极易被忽视的群体,而西南偏远山区留守弱势群体的健康水平对我国整个社会的发展和稳定有着重要的意义。本文从影响四川省偏远山区农村
在古代,谚语也称俗语,即"俗所传言",主要靠口头传播而流传下来.由于谚语语言简短,富于道理,具有较高的文学价值,因此被广大的文人群体所常用.在先泰的文学著作中可以找到许多
“认知内驱力”是学生想理解要掌握的知识、要阐明与解决问题时所产生的以求知为目标的动机因素,是指向学习任务本身的动机。对于地理学科,学生的好奇心、求知欲、兴趣等心理倾