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天津工业生物所等构建了一种新型的基因组随机突变系统:Helicase-AID
  发布时间:2021-12-09    供稿部门:合成生物技术研究组

  与传统的定向进化相比,体内连续进化的研究依然处在比较初级的阶段。目前仅在大肠杆菌或酿酒酵母等模式微生物底盘中构建出了体内连续进化系统,并且这些系统本身也有一定的局限,体内连续进化技术还需要进一步的发展和完善,才能满足更为广泛的需求。 

  中国科学院天津工业生物技术研究所张学礼研究员带领的微生物代谢工程团队、毕昌昊研究员带领的合成生物技术研究团队,与大连工业大学张春枝教授和天津师范大学李菊教授带领的团队合作,共同设计构建了一种新型的基因组随机突变系统:Helicase-AID。该系统将DNA解旋酶与胞嘧啶脱氨酶(AID)融合,形成酶复合物。在大肠杆菌和酿酒酵母基因组水平的随机突变,相对于野生型突变效率分别提高2.5×103倍和1.68×103倍。同时研究发现Helicase-AID在大肠杆菌中的随机突变与DNA复制高度协调。由于解旋酶在真核生物中高度保守,因此Helicase-AID可应用与各种真核细胞。 

  研究团队将Helicase-AID进一步应用于产β-胡萝卜菌株体内连续进化。将产β-胡萝卜大肠杆菌工程菌株的β-胡萝卜素产量增加了371.4%;将产β-胡萝卜酿酒酵母工程菌株的β-胡萝卜素产量提高了75.4% 

  该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动等项目的支持。研究相关成果发表在期刊Metabolic Engineering上,天津工业生物所客座硕士研究生王杰、副研究员赵东东和天津师范大学教授李菊为论文的共同第一作者,张春枝、毕昌昊和张学礼为论文的共同通讯作者。 

   

DnaB-AID 介导的随机碱基编辑机制

不同菌株β-胡萝卜素的产量 

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