一种基因组范围的基于进化的CRISPR/Cas9与无捐赠体 (GEbCD) 基因组,用于开发坚固和富有生产力的工业酵母
Jinwei Zhang1,2,3, Guomiao Zhao1, Wenxin Bai1,2
1Nutrition & Health Research Institute, COFCO Corporation, Beijing 102209, China.
ACS synthetic biology
|July 16, 2024
概括
基于全基因组进化的CRISPR/Cas与无捐赠体 (GEbCD) 系统加速了用于工业生物制造的酵母突变物生成. 这种超突变系统迅速创造出强大的酵母菌株,提高了生产力,优化了微生物宿主,以适应苛刻的应用.
科学领域:
- 合成生物学 合成生物学
- 微生物工程是微生物的工程.
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 工业酵母菌株的开发对于高效的生物制造至关重要.
- 目前的方法由于长时间和低突变率而面临局限性.
- 优化酵母宿主需要克服产生多种突变的挑战.
研究的目的:
- 开发一种新的系统,快速生成丰富的酵母突变菌.
- 为工业应用设计一种超变异酵母宿主.
- 提高工业酵母菌株的强度和生产力.
主要方法:
- 基于全基因组进化的CRISPR/Cas与无捐赠体 (GEbCD) 系统的引入.
- 使用非同类末端连接 (NHEJ) 修复来加速突变发生.
- 在*Saccharomyces cerevisiae*中对rad52进行修改,以创建一个高突变宿主.
- 在多种环境压力下的代进化.
- 对于所需的酵母表型进行高通量选.
主要成果:
- 在工程酵母宿主中实现了400倍的突变能力提升.
- 在几轮的代进化过程中迅速产生了数百万个突变.
- 隔离了一个强大的工业*Saccharomyces cerevisiae*菌株 (G4-72),具有更高的生产率.
- 在高温和透应激条件下表现出稳定的增长和高效的乙醇生产.
- 试点规模的发酵在工业条件下显示,乙醇生产增加了6.9%.
结论:
- GEbCD系统是快速突变生成和主机优化的强大工具.
- 工程化超突变酵母宿主显著提高了工业生物制造效率.
- 该战略提供了一种新的方法,用于根据工业需求量身定制微生物底盘.
- 开发了一种强大的酵母菌株 (G4-72),适用于高压力工业发酵环境.
