Microb Cell Fact:穀氨酸棒桿菌CRISPR/Cas9基因組編輯獲進展

2021-01-14 生物谷




穀氨酸棒桿菌是一個重要的胺基酸生產菌株，其胺基酸產量每年超過400萬噸，近年來被廣泛用於生產各種天然和非天然產物，預計到2020年穀氨酸棒桿菌發酵產品市值可達204億美元。傳統的工業菌株主要依賴長期的理化誘變及篩選獲得，這個過程漫長，基因組水平實現快速、高效的理性編輯依然是穀氨酸棒桿菌代謝工程改造的難點。


近日，中國科學院天津

工業生物技術

研究所系統與合成生物技術研究團隊開發了穀氨酸棒桿菌的CRISPR/Cas9基因組編輯工具。該研究通過重構Cas9和gRNA的表達盒，解決了Cas9毒性和gRNA自身轉錄終止子無法終止的問題，在穀氨酸棒桿菌中實現了基於CRISPR/Cas9的高效反向篩選；採用共轉化Cas9和gRNA表達質粒避免了cas9基因的高頻突變，成功實現質粒提供模板的高效基因編輯，敲除和插入效率分別高達60%和62.5%，可簡化操作並節省時間。此外，該研究團隊開發了CRISPR/Cas9和RecT介導的ssDNA重組技術，可以在基因組上精確地引入小範圍突變及單鹼基突變，單位點編輯效率超過80%，雙位點編輯效率高達40%。該編輯工具在模式菌株穀氨酸棒杆ATCC 13032等多株穀氨酸棒桿菌中具有普適性，可以顯著提升穀氨酸棒桿菌的代謝工程改造水平，促進其作為工業底盤生產各種生物基化學品和生物燃料。


相關研究成果已經發表於Microb Cell Fact。該研究得到了國家自然科學基金、中科院重點部署項目、天津市特支計劃項目的資助。 (

生物谷

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