谷氨酸棒杆菌基因编辑的研究进展
发布时间：2022-01-06 23:44
谷氨酸棒杆菌是生产氨基酸、有机酸等的重要菌株,广泛应用于食品、医药领域。利用基因编辑技术对谷氨酸棒杆菌进行基因功能研究,在提高目的产物产量、发现新的基因功能等方面有重要意义。近年来,基因编辑技术发展日新月异,从基于同源重组的传统基因编辑技术到以人工核酸酶介导的基因编辑均在谷氨酸棒杆菌中得到合理应用。其中,CRISPR技术以其快速、简便、编辑效率高等优点成为现阶段研究者用于改造谷氨酸棒杆菌的主要技术,但是更为简单、高效的编辑手段依旧需要进一步研究开发,以获得优良菌株应用于工业生产中。
【文章来源】：生物工程学报. 2020,36(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
CRISPR/Cas9介导的基因编辑[49]
自杀质粒，也称非复制型质粒，其携带的复制元件可以在大肠杆菌中正常作用，但在待改造菌株中无法正常发挥其功能[16]。自杀质粒介导的同源重组又分为一次交换重组和双交换重组两种方式。一次交换重组主要是通过引入抗性标记的方法使外源基因插入宿主菌的基因组中，从而使目的基因失活。但是，抗性基因的引入可能造成极性效应，影响菌体的生长或其他功能性基因的表达。为了克服这一缺陷，双交换重组得到了应用，即在一次交换重组的基础上再进行一次等位替换，丢掉基因编辑过程中不需要的外源部分(图1[17])。在谷氨酸棒状杆菌中，依赖于双交换重组的基因敲除系统主要是通过含有反向筛选标记的自杀性质粒来实现的，其中最常用的反向筛选标记为蔗糖致死基因sacB基因。早在1994年，Sch?fer等[18]便将源于大肠杆菌的pK系列质粒如pK18、pK19与RP4质粒的转移机制相结合，再将来源于枯草芽孢杆菌的sacB基因扩增到具有转移性质的pK系列质粒中，基于同源重组的原理对谷氨酸棒状杆菌的基因组进行改造，敲除了其基因组上的thrB基因。在此基础上，Tan等[17]对sacB基因的启动子进行了更换、筛选，其中包括启动子PsacB、Pneo、PlacM以及PF104，实验结果显示启动子PlacM在谷氨酸棒状杆菌中的使用效果最好。随着研究的深入，一些新的反向筛选标记也逐渐被开发利用。2011年，Kim等[19]将链霉素抗性基因rpsL作为谷氨酸棒杆菌基因编辑过程的反向筛选标记，提高了谷氨酸棒杆菌的编辑效率；2014年，Ma等[20]开发了upp基因作为反向筛选标记，并结合Ⅰ-SceⅠ介导的重组系统，实现了突变体的高效筛选。此外，与自杀质粒具有相同作用的条件复制型质粒也经常出现在谷氨酸棒杆菌的基因编辑过程中。目前在谷氨酸棒状杆菌中有报道的主要是温度敏感型质粒，其在不同温度条件下，质粒拷贝数不同[21]。在谷氨酸棒状杆菌的基因敲除过程中，经常使用含有温敏型复制子的质粒有pBS5T[22]和pSFKT2[23]。Chinen等[22]利用质粒pBS5T对谷氨酸棒状杆菌的pfk基因和aceE基因进行了敲除。随着基因工程的发展，已经有研究尝试含有将sacB负筛选标记的自杀质粒与温度敏感型复制子相结合，来提高谷氨酸棒状杆菌基因敲除过程的筛选效率[23]。1.2 Cre/loxP介导的位点特异性重组
【参考文献】：
期刊论文
[1]细菌中CRISPR/Cas系统的应用和优化[J]. 傅俊豪,杨发誉,谢海华,谷峰. 生物工程学报. 2019(03)
[2]利用CRISPR-Cas9系统构建新型异戊酰螺旋霉素Ⅰ产生菌[J]. 张晓婷,张妍,戴剑漉,王以光,赫卫清. 生物工程学报. 2019(03)
[3]CRISPR/Cas9介导的外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组[J]. 郭苗苗,杨理凯,杜伟立,张涛,路宏朝,王令. 生物工程学报. 2019(02)
[4]稳定表达MVA途径基因提高番茄红素产量[J]. 李贞霞,陈倩倩,唐金磊,李清艳,张学礼. 生物工程学报. 2019(03)
[5]谷氨酸棒状杆菌CRISPR-Cpf1和Cre/loxP基因敲除技术的比较[J]. 占米林,阚宝军,张辉,董晋军,许国超,韩瑞枝,倪晔. 微生物学通报. 2019(02)
[6]基于CRISPR-Cas9的功能基因筛选研究进展[J]. 李欢欢,黄承浩. 生物工程学报. 2018(04)
[7]采用CELⅠ酶粗提物高效鉴定CRISPR/Cas9介导的基因突变[J]. 罗婉冰,林秋鹏,李晓霞,周泽娇,阳辉勇,杜荣裕,李洪清. 生物工程学报. 2017(05)
[8]基因组工程在医学合成生物学中的应用[J]. 王方圆,赵德华,亓磊. 生物工程学报. 2017(03)
[9]新一代基因组编辑系统CRISPR/Cpf1[J]. 杨帆,李寅. 生物工程学报. 2017(03)
[10]利用CRISPR/Cas9n double nick系统构建人DNAH2基因敲除的U2OS细胞株[J]. 常丽贤,孙聪聪,陈晓娟,杨文钰,张家源,张英弛,袁卫平,竺晓凡. 生物工程学报. 2017(02)
硕士论文
[1]代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸[D]. 赵建勋.江南大学 2015
本文编号：3573382
【文章来源】：生物工程学报. 2020,36(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
CRISPR/Cas9介导的基因编辑[49]
自杀质粒，也称非复制型质粒，其携带的复制元件可以在大肠杆菌中正常作用，但在待改造菌株中无法正常发挥其功能[16]。自杀质粒介导的同源重组又分为一次交换重组和双交换重组两种方式。一次交换重组主要是通过引入抗性标记的方法使外源基因插入宿主菌的基因组中，从而使目的基因失活。但是，抗性基因的引入可能造成极性效应，影响菌体的生长或其他功能性基因的表达。为了克服这一缺陷，双交换重组得到了应用，即在一次交换重组的基础上再进行一次等位替换，丢掉基因编辑过程中不需要的外源部分(图1[17])。在谷氨酸棒状杆菌中，依赖于双交换重组的基因敲除系统主要是通过含有反向筛选标记的自杀性质粒来实现的，其中最常用的反向筛选标记为蔗糖致死基因sacB基因。早在1994年，Sch?fer等[18]便将源于大肠杆菌的pK系列质粒如pK18、pK19与RP4质粒的转移机制相结合，再将来源于枯草芽孢杆菌的sacB基因扩增到具有转移性质的pK系列质粒中，基于同源重组的原理对谷氨酸棒状杆菌的基因组进行改造，敲除了其基因组上的thrB基因。在此基础上，Tan等[17]对sacB基因的启动子进行了更换、筛选，其中包括启动子PsacB、Pneo、PlacM以及PF104，实验结果显示启动子PlacM在谷氨酸棒状杆菌中的使用效果最好。随着研究的深入，一些新的反向筛选标记也逐渐被开发利用。2011年，Kim等[19]将链霉素抗性基因rpsL作为谷氨酸棒杆菌基因编辑过程的反向筛选标记，提高了谷氨酸棒杆菌的编辑效率；2014年，Ma等[20]开发了upp基因作为反向筛选标记，并结合Ⅰ-SceⅠ介导的重组系统，实现了突变体的高效筛选。此外，与自杀质粒具有相同作用的条件复制型质粒也经常出现在谷氨酸棒杆菌的基因编辑过程中。目前在谷氨酸棒状杆菌中有报道的主要是温度敏感型质粒，其在不同温度条件下，质粒拷贝数不同[21]。在谷氨酸棒状杆菌的基因敲除过程中，经常使用含有温敏型复制子的质粒有pBS5T[22]和pSFKT2[23]。Chinen等[22]利用质粒pBS5T对谷氨酸棒状杆菌的pfk基因和aceE基因进行了敲除。随着基因工程的发展，已经有研究尝试含有将sacB负筛选标记的自杀质粒与温度敏感型复制子相结合，来提高谷氨酸棒状杆菌基因敲除过程的筛选效率[23]。1.2 Cre/loxP介导的位点特异性重组
【参考文献】：
期刊论文
[1]细菌中CRISPR/Cas系统的应用和优化[J]. 傅俊豪,杨发誉,谢海华,谷峰. 生物工程学报. 2019(03)
[2]利用CRISPR-Cas9系统构建新型异戊酰螺旋霉素Ⅰ产生菌[J]. 张晓婷,张妍,戴剑漉,王以光,赫卫清. 生物工程学报. 2019(03)
[3]CRISPR/Cas9介导的外源基因靶向插入鸡EAV-HP基因组[J]. 郭苗苗,杨理凯,杜伟立,张涛,路宏朝,王令. 生物工程学报. 2019(02)
[4]稳定表达MVA途径基因提高番茄红素产量[J]. 李贞霞,陈倩倩,唐金磊,李清艳,张学礼. 生物工程学报. 2019(03)
[5]谷氨酸棒状杆菌CRISPR-Cpf1和Cre/loxP基因敲除技术的比较[J]. 占米林,阚宝军,张辉,董晋军,许国超,韩瑞枝,倪晔. 微生物学通报. 2019(02)
[6]基于CRISPR-Cas9的功能基因筛选研究进展[J]. 李欢欢,黄承浩. 生物工程学报. 2018(04)
[7]采用CELⅠ酶粗提物高效鉴定CRISPR/Cas9介导的基因突变[J]. 罗婉冰,林秋鹏,李晓霞,周泽娇,阳辉勇,杜荣裕,李洪清. 生物工程学报. 2017(05)
[8]基因组工程在医学合成生物学中的应用[J]. 王方圆,赵德华,亓磊. 生物工程学报. 2017(03)
[9]新一代基因组编辑系统CRISPR/Cpf1[J]. 杨帆,李寅. 生物工程学报. 2017(03)
[10]利用CRISPR/Cas9n double nick系统构建人DNAH2基因敲除的U2OS细胞株[J]. 常丽贤,孙聪聪,陈晓娟,杨文钰,张家源,张英弛,袁卫平,竺晓凡. 生物工程学报. 2017(02)
硕士论文
[1]代谢工程改造谷氨酸棒状杆菌生产L-异亮氨酸[D]. 赵建勋.江南大学 2015
本文编号：3573382
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3573382.html
教材专著
