一个多样化的单链DNA火蛋白库使得在细菌群中有效的基因组编辑成为可能

科学领域:

• 微生物学 微生物学
• 分子生物学分子生物学
• 合成生物学 合成生物学

背景情况:

• 高效的细菌基因组修改对研究和生物技术至关重要,但对许多物种来说仍然具有挑战性.
• 细菌编码的单链DNA回火蛋白 (SSAP) 增强了对基因组编辑的同源重组.
• 已知SSAP的狭窄宿主范围限制了它们在各种细菌中的广泛应用.

研究的目的:

• 开发一种广泛适用于高效细菌基因组编辑的方法.
• 识别具有广泛宿主兼容性的新型单链DNA回火蛋白 (SSAP).
• 在各种细菌物种中证明SSAP对各种基因组工程任务的实用性.

主要方法:

• 选227个菌体编码的单链DNA化蛋白 (SSAP) 的库,跨越三个不同类别的六种细菌物种.
• 使用SSAP与CRISPR-Cas9进行精确的基因组修改,包括单氨基酸突变.
• 调整SSAP用于双链DNA编辑,以实现使用PCR产品的一步基因淘汰.
• 应用SSAP进行多重基因组编辑,以研究蛋白质抑制剂相互作用.

主要成果:

• 一个由227个SSAP组成的单个库使得各种细菌的有效基因组编辑成为可能,包括Actinomycetia,Alphaproteobacteria和Bacilli.
• 有效的SSAP通常在遗传学上与它们的细菌宿主相距甚远,这凸显了无偏图书馆选的好处.
• 在*Caulobacter crescentus*中使用SSAP和Cas9.9对单氨基酸突变证明了高效率 (>70%).
• 在 *Corynebacterium glutamicum* 和 *Staphylococcus aureus* 中通过使用 SSAP 的 dsDNA 编辑实现了单步基因淘汰.
• 成功地在*S. aureus*中使用多重编辑来绘制蛋白质抑制剂相互作用.

结论:

• 使用SSAP的基于图书馆的方法显著扩大了基因组工程能力,跨越了以前固的细菌的广泛范围.
• 这些发现挑战了关于重组效率的族系关系的假设,并强调了多样化的SSAP库的价值.
• 这项工作为有效的基因操纵提供了强大的工具,推动了微生物学基础研究和生物技术应用.