在Novosphingobium aromaticivorans和Rhodobacter sphaeroides中用于基因工程和基因表达控制的工具
Ashley N Hall1,2, Benjamin W Hall1,3, Kyle J Kinney1,2
1DOE Great Lakes Bioenergy Research Center, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin, USA.
Applied and environmental microbiology
|September 26, 2024
概括
针对Alphaproteobacteria的新遗传工具,如Novosphingobium aromaticivorans和Rhodobacter sphaeroides,可以使基因组工程更容易. 这些进展促进了微生物的发展,用于可持续的生物经济应用,例如生物燃料生产.
科学领域:
- 微生物学和生物技术
- 合成生物学 合成生物学
- 基因工程是一种基因工程.
背景情况:
- 阿尔法蛋白细菌具有对生物技术有价值的代谢能力,包括将植物生物质转化为生物燃料和生物产品.
- 有效的基因工程工具对于优化这些微生物至关重要,如生物经济应用的Novosphingobium aromaticivorans和Rhodobacter sphaeroides.
- 现有的N. aromaticivorans和R. sphaeroides遗传工具包有限,这阻碍了引入工程途径和基因表达控制.
研究的目的:
- 扩大基因工程工具包用于Novosphingobium aromaticivorans和Rhodobacter sphaeroides的研究.
- 在这些物种中开发简单可靠的基因有效载荷传递和基因表达控制方法.
- 促进基因工程和阿尔法蛋白菌的基因功能发现,以提高生物产品和生物燃料的生产.
主要方法:
- 证明了Tn7转移在将工程DNA集成到N. aromaticivorans和R. sphaeroides的染色体中的有效性.
- 选了一种合成促进剂库,以确定在两种物种中具有受调节活性的异烯β-D-1-thiogalactopyranoside-inducible促进剂.
- 已建立的CRISPR干扰 (CRISPRi) 系统用于N. aromaticivorans和R. sphaeroides中使用Tn7集成和已识别的促进器进行基因敲除.
主要成果:
- 在N. aromaticivorans和R. sphaeroides两种染色体DNA集成中,Tn7转移被证明是有效的.
- 已识别出异基β-D-1-thiogalactopyranoside诱导性促进体,在N. aromaticivorans中具有~15倍的诱导作用,在R. sphaeroides中具有~5倍的诱导作用.
- 开发了功能性的CRISPRi系统,在两种物种中实现高达~10倍的基因敲除,使得关键基因的向和工程路径的调制成为可能.
结论:
- 开发的遗传工具,包括Tn7转移和CRISPRi系统,显著提高了N. aromaticivorans和R. sphaeroides的遗传操纵能力.
- 这些工具提供了简单的基因组集成和对基因表达的精确控制,加速了这些重要的Alphaproteobacteria的研究和开发.
- 预计扩展的工具包将极大地促进基因工程和基因功能发现的努力,有助于可持续生物经济应用的进步.
