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Nat Commun:中科院植生所杨晟研究组建立高效的谷氨酸棒杆菌CRISPR-Cpf1基因组编辑系统

摘要 : 2017年5月4日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志上在线发表了中国科学院合成生物学重点实验室杨晟研究组题为“CRISPR-Cpf1 assisted genome editing of Corynebacterium glutamicum”的研究成果

2017年5月4日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志上在线发表了中国科学院合成生物学重点实验室杨晟研究组题为“CRISPR-Cpf1 assisted genome editing of Corynebacterium glutamicum”的研究成果,研究发现新凶手弗兰西斯菌来源的Cas效应蛋白(FnCpf1)与谷氨酸棒杆菌适配,而SpCas9则表现出对谷氨酸棒杆菌的毒性,并建立了高效的谷氨酸棒杆菌CRISPR-Cpf1基因组编辑系统。植物生理生态研究所蒋宇博士为第一作者,杨晟研究员为论文通讯作者。

CRISPR-Cas是当前最强有力的基因组编辑技术。基于化脓链球菌来源的Cas效应蛋白(SpCas9)最初被开发为人类细胞的基因组编辑工具,随后被适配到各个物种细胞中,被认为是“战无不胜攻无不克”的Cas效应蛋白。但在谷氨酸棒杆菌这一最重要的氨基酸生产菌株中,SpCas9却难以适配应用。

杨晟研究组开发的这套CRISPR-Cpf1基因组编辑方法,结合单链重组系统实现了基因组精细修改,最高效率达到100%;亦可实现大片段缺失和插入,将原先每轮一周的基因组编辑操作缩短到3天。以L-脯氨酸合成代谢关键酶 γ-谷氨酰激酶的149位甘氨酸为例,应用CRISPR-Cpf1基因组编辑系统对其实施原位饱和点突变,可成功筛选获得抗L-脯氨酸反馈抑制的高产菌株。

CRISPR-Cpf1-recT系统可在谷氨酸棒杆菌基因组上高效原位饱和突变以筛选高产菌

原文链接:

CRISPR-Cpf1 assisted genome editing ofCorynebacterium glutamicum

原文摘要:

Corynebacterium glutamicum is an important industrial metabolite producer that is difficult to genetically engineer. Although theStreptococcus pyogenes (Sp) CRISPR-Cas9 system has been adapted for genome editing of multiple bacteria, it cannot be introduced into C. glutamicum. Here we report a Francisella novicida (Fn) CRISPR-Cpf1-based genome-editing method for C. glutamicum. CRISPR-Cpf1, combined with single-stranded DNA (ssDNA) recombineering, precisely introduces small changes into the bacterial genome at efficiencies of 86–100%. Large gene deletions and insertions are also obtained using an all-in-one plasmid consisting of FnCpf1, CRISPR RNA, and homologous arms. The two CRISPR-Cpf1-assisted systems enable N iterative rounds of genome editing in 3N+4 or 3N+2 days. A proof-of-concept, codon saturation mutagenesis at G149 of γ-glutamyl kinase relieves L-proline inhibition using Cpf1-assisted ssDNA recombineering. Thus, CRISPR-Cpf1-based genome editing provides a highly efficient tool for genetic engineering of Corynebacterium and other bacteria that cannot utilize the Sp CRISPR-Cas9 system.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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