Bilim adamları, aktinomisetlerin sentetik gen kümesine çok bölgeli kromozom yerleştirilmesi için yeni bir teknoloji geliştirdi
Kısa süre önce, uluslararası akademik dergi Metabolic Engineering, Jiang Weihong'un Moleküler Bitki Bilimi Mükemmeliyet Merkezi / Bitki Fizyolojisi ve Ekoloji Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi'nden araştırma grubu tarafından aMSGE: aktinomisetlerdeki ortogonal modüler rekombinazlarla gelişmiş multipleks sahaya özgü genom mühendisliği başlıklı bir çevrimiçi makale yayınladı. Bu araştırma, aktinomisetlerin sentetik gen kümelerinin çok bölgeli kromozom eklenmesi için verimli ve evrensel bir yeni teknoloji yarattı ve mikrobiyal ilaçların araştırılması ve geliştirilmesi için başka bir gelişmiş işletim aracı sağladı.
Aktinomisetlerin doğal ürünleri, çeşitli kimyasal yapılara ve geniş spektrumlu biyolojik aktivitelere sahiptir, böcek öldürücüler, anti-tümör ilaçlar ve immünosupresanlar vb. Olarak yaygın şekilde kullanılmış ve insan sağlığına, tarım ve hayvan hastalıklarının önlenmesine ve kontrolüne büyük katkı sağlamıştır. Bununla birlikte, aktinomisetlerin önemli ilaç üreten bakterileri genellikle düşük fermentasyon birimlerine ve zor genetik manipülasyona sahiptir. Şu anda, yüksek verimli bakterilerin inşası esas olarak, verimsiz ve büyük bir iş yükü olan geleneksel mutagenez taramasına dayanmaktadır Bu nedenle, biyolojik üretim teknolojisinin yükseltilmesini gerçekleştirmek için gelişmiş ve verimli moleküler yetiştirme platformları geliştirmek acildir.
Hedef ürünün biyosentezini optimize etmek için şu anda yaygın olarak kullanılan metabolik mühendislik stratejileri arasında sentetik yolların güçlendirilmesi, rekabetçi şubelerin silinmesi, düzenleyici ağların optimize edilmesi, reaksiyonların bölümlere ayrılması ve gerçek zamanlı dinamik yanıt bulunmaktadır. Hedef ürünlerin sentezini geliştirmek için biyosentetik gen kümelerinin kopya sayısını artırmanın en doğrudan ve etkili stratejilerden biri olduğunu söylemeye gerek yok. 2017'de Jiang Weihong'un araştırma grubu, aktinomisetlerin sentetik gen kümelerinin amplifikasyonu için "bir integraz-çoklu attB bölgesi" konseptine dayalı yeni bir yöntem geliştirdi (Li ve diğerleri, Metab Eng, 2017) (Şekil 1A solda). Bu yöntem, heterolog ekspresyon şasi hücrelerinin ve bazı işletimi kolay endüstriyel suşların yapımını önemli ölçüde hızlandırır, ancak suni attB bölgelerinin birden çok tur sokulmasını gerektirir ve zor genetik manipülasyonlara sahip aktinomisetler için uygun değildir. Bu yazıda yazar, aktinomiset genomunda doğal olarak bulunan çoklu attB sitelerini ve bir dizi ortogonal bölgeye özgü rekombinasyon sistemini akıllıca kullandı, "çoklu integraz-çoklu attB siteleri" konseptine dayalı olarak geliştirdi ve geliştirdi. Gen kümesi amplifikasyonu için daha verimli ve evrensel yeni bir yöntem, aMSGE (Şekil 1A, sağda). Yeni yöntemin, tek bir adımda gen kümesinin çok bölgeli kromozom eklenmesini sağlamak için yalnızca hedef gen kümesini içeren vektöre birden fazla entegrasyon sistemi seti eklemesi yeterlidir. AMSGE yönteminin uygulanmasını hızlandırmak için, bir dizi "tak ve çalıştır" çok kopyalı entegrasyon araç kutusu oluşturulmuştur (Şekil 1B). Son olarak, yeni kurulan aMSGE yöntemini kullanarak yazar, Streptomyces coelicolor ve Streptomyces iceberg'de malonil-CoA geni ve 5-ketomilbemisinin (insektisit milbeksimin öncüsü) sentezini hızla gerçekleştirdi. ) Sentetik gen kümesinin 3 kopyasının kromozomal entegrasyonu, sırasıyla aktinomisin ve 5-ketomilbemisinin son ürünleri, üretimi 4,6 ve 1,9 kat artırarak yöntemin evrenselliğini yansıtmaktadır.
Yeni nesil aktinomisete sentetik biyoteknoloji olarak, aMSGE yöntemi, hedef genin (küme) amplifikasyonundan önce kromozomlarda herhangi bir genetik modifikasyon gerektirmez, bu da moleküler üreme süresinden büyük ölçüde tasarruf sağlar ve zor genetik manipülasyonlara sahip endüstriyel suşlar için uygundur. Bölgeye özgü rekombinasyon sistemi çeşitli bakterilerde yaygın olarak dağıtıldığı için, aMSGE yöntemi kimyasalların, biyoyakıtların ve ilaçların verimli sentezini hızlandırmak için diğer bakterilerin genom mühendisliğine de genişletilebilir.
Doktora sonrası araştırma görevlisi Li Lei, makalenin ilk yazarı ve Şanghay Normal Üniversitesi'nde araştırmacı olan ortak yazar Lu Yinhua'dır. Araştırma, büyük yeni ilaç oluşturma ve teknoloji özel projesi, doktora sonrası yenilikçi yetenek destek programı ve Şangay Doğa Bilimleri Vakfı tarafından finanse edildi.
Şekil 1: Aktinomisetlerin sentetik gen kümesine çok bölgeli kromozom yerleştirilmesi için yeni bir teknoloji
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
