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新的CRISPR技术以单点精度“敲除”酵母基因

CRISPR-Cas9系统为研究人员提供了精确编辑所选基因的能力。现在,研究人员已经用它开发了一种技术,可以靶向酵母酿酒酵母中的任何基因,并通过删除其DNA序列中的单个字母将其关闭。

新的CRISPR技术以单点精度“敲除”酵母基因

这种基因组规模的工程 - 与仅针对单个基因或有限数量基因的传统策略相比 - 允许研究人员单独研究每种基因的作用,以及与其他基因组合。它也可用于工业,其中酿酒酵母广泛用于生产乙醇,工业化学品,润滑剂,药物等。

研究负责人,伊利诺伊大学化学与生物分子工程教授,以及美国伊利诺斯大学基因组生物学研究所成员赵惠民表示,了解和优化基因组可以创造出提高生产力的酵母菌株。该小组在Nature Biotechnology杂志上发表了这一新发现。

“我们希望利用微生物作为细胞工厂生产有价值的化学品和生物燃料,”赵说。“我们在这项研究中证明的规模是史无前例的.CRISPR已被用于引入点突变 - 例如,用于解决遗传性疾病 - 但酵母菌酵母有大约6,000个基因,我们希望能够敲除这些基因中的每一个迭代地找出它们如何影响目标化合物的产生。“

研究人员生产“敲除”酵母 - 其中一个基因已被删除或“敲除” - 研究每个基因如何促成细胞功能。当发现有益突变时,它们可以选择性地培育具有该特征的酵母。产生敲除酵母的主要方法切除了整个靶基因。赵说,这会产生意想不到的问题,因为许多基因相互重叠。删除一个基因也会删除其他基因,影响多种功能,使研究人员难以真正分离单个基因的影响。

DNA序列中的每个字母对应于碱基,构成DNA链的构建块。Zhao的小组利用CRISPR-Cas9系统的精确度来创建一种技术,使他们能够删除基因DNA序列中的一个碱基。由于细胞一次“读取”DNA三个碱基,这会改变阅读框架并敲除基因。与编辑的基因重叠的基因保持不变且功能正常。

“我们可以在整个染色体上引入一个单一的碱基变化。这对相邻基因的功能产生最小的干扰,因此我们可以研究基因在其细胞环境中的重要性。这种精确度以前没有实现过,“赵说。

他们的技术名为CRISPR / Cas9和同源定向修复辅助基因组规模工程或CHAnGE,除了精确外,还具有快速,高效和低成本的优点。Zhao的研究小组开发了一个敲除酵母库,每个基因用于酿酒酵母基因组,并以50美元的手续费提供给其他研究人员。

“在过去,人们会花费数年时间试图敲除酵母中的每个基因。通过CHAnGE,一个人可以在大约一个月内产生覆盖整个基因组的酵母突变体文库,”赵说。

Zhao的小组正致力于开发其他类型酵母的文库,包括生产用于润滑剂,生物燃料和其他工业应用的脂质的文库。

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