dCas12a介导的CRISPR干扰用于蓝藻细菌中的多重基因抑制,用于增强异布坦醇和3-甲基-1-布坦醇生产

科学领域:

• 合成生物学 合成生物学
• 代谢工程是代谢工程.
• 菌生物技术 菌生物技术

背景情况:

• 菌 (Synechocystis和Synechococcus) 是一个有前途的二氧化碳转化平台,用于燃料和化学品.
• 针对异黄 (IB) 和3-甲基-1-butanol (3M1B) 生产的Synechocystis的代谢工程显示出潜在的但低位数.
• 克里斯普尔干扰 (CRISPRi) 是一种新兴的基因抑制工具,用于提高细胞生产力.

研究的目的:

• 开发和应用CRISPR干扰系统用于Synechocystis中的基因抑制.
• 识别和抑制限制异布坦醇和3-甲基-1-布坦醇生物合成的基因.
• 为了提高生物燃料的生产工程蓝菌.

主要方法:

• 开发了一种dCas12a介导的CRISPRi系统 (CRISPRi-dCas12a),用于针对性地抑制Synechocystis中的基因.
• 设计了一个CRISPR RNA (crRNA) 库,以准15个参与代谢途径的单个基因.
• 将CRISPRi-dCas12a系统集成到一种产生异黄醇/3-甲基-1-butanol的Synechocystis菌株中.

主要成果:

• 使用CRISPRi-dCas12a系统在Synechocystis中实现了高达60%的基因抑制.
• 抑制十个单个基因显著增加了每个细胞的异布坦醇和3-甲基-1-布坦醇产量.
• 在HX106菌株中,对ppc和gltA基因的双重抑制导致异布坦醇和3-甲基-1-布坦醇生产分别增加了2.6倍和14.8倍.

结论:

• 该CRISPRi-dCas12a系统有效地识别竞争的途径,并重定向碳流在Synechocystis.
• 这种系统增强了工程蓝藻细菌中的异芽醇和3-甲基-1-butanol生产.
• 建立了使用CRISPRi用于各种生物制品的全基因组途径探索的基础.