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La mezcla de ADN de una familia de genes de diversas especies acelera la evolución dirigida
A Crameri1, S A Raillard, E Bermudez
1Maxygen Inc., Santa Clara, California 95051, USA.
Nature
|January 24, 1998
Resumen
La mezcla de ADN acelera la evolución mediante la combinación de fragmentos de genes. La mezcla de genes homólogos aumentó significativamente la actividad de la moxalactamasa en comparación con la evolución de genes por separado, lo que demuestra una poderosa reproducción molecular.
Área de la Ciencia:
- Biología Molecular Biología Molecular
- Biotecnología La biotecnología es la biotecnología.
- Ingeniería de enzimas Ingeniería de enzimas Ingeniería de enzimas
Sus antecedentes:
- La evolución dirigida utiliza la recombinación para generar diversidad genética.
- La mezcla de ADN crea genes quiméricos mediante el reensamblaje de genes homólogos fragmentados.
- Estudios anteriores se centraron en mutaciones puntuales aleatorias o genes individuales para la diversidad.
Objetivo del estudio:
- Para comparar la eficiencia de la mezcla de ADN utilizando genes homólogos de origen natural frente a genes evolucionados por separado.
- Evaluar la aceleración de la evolución y la mejora de la actividad enzimática a través de la mezcla familiar.
- Evaluar el potencial del mejoramiento molecular para mejorar la diversidad funcional.
Principales métodos:
- Bibliotecas generadas de genes quiméricos a través de la fragmentación aleatoria y el autoensamblaje de la polimerasa.
- Comparó las mejoras en la actividad de la moxalactamasa de cuatro genes de cefalosporinasas que evolucionaron por separado frente a una piscina barajada.
- Utilizó la conmutación de plantilla en áreas de homología de secuencia para la recombinación.
Principales resultados:
- Un solo ciclo de mezcla de ADN produjo una mejora de ocho veces para los genes evolucionados por separado.
- Mezclar un grupo mixto de cuatro genes homólogos resultó en una mejora de la actividad de 270 a 540 veces.
- La mezcla familiar demostró un aumento de 50 veces en la mejora por ciclo, con el mejor clon que contenía segmentos de múltiples genes y mutaciones puntuales.
Conclusiones:
- La mezcla de ADN con genes homólogos de origen natural acelera significativamente la evolución dirigida en comparación con los métodos tradicionales.
- La mezcla familiar es una poderosa técnica de reproducción molecular para mezclar eficientemente diversas secuencias de genes, incluso entre especies.
- Este enfoque ofrece un aumento sustancial de la actividad enzimática y amplía el espacio de secuencia accesible para la ingeniería de proteínas.