新工具箱允许在不使用CRISPR的情况下进行基因组工程

来自VIB-KULeuven微生物学中心和VIB-UGent植物系统生物学中心的比利时研究人员开发了一个包含16种不同短DNA序列的新工具箱，可以在任何基因组中触发受控和特定的重组事件。

这个新的专利工具箱补充了CRISPR，并且在某些应用中超越了CRISPR，现在可供基因组工程领域的研究人员和工业界使用。该结果今天发表在《自然通讯》上的两篇同时发表的论文中。

位点特异性重组酶能够在基因组的特定位置有效切割和粘贴DNA，其中每个重组酶都能识别一个精确的DNA序列。由于其序列特异性，CRISPR系统在过去十年中作为基因组工程工具已经超越了位点特异性重组酶。

CRISPR系统引发了该领域的一场革命，因为它们可以很容易地针对不同的基因组位点。然而，由于位点特异性重组酶的运作方式不同，它们规避了CRISPR的一些主要问题，包括DNA双链断裂导致不良点突变和结构变异的毒性、许多非常规生物体和非常规生物体面临的低编辑效率。分裂细胞和插入大DNA片段的困难。此外，CRISPR的专利申请非常复杂，这使得其在研究和工业中的使用往往困难且昂贵。

VIB-KULeuven微生物学中心的研究小组及其VIB-UGent植物系统生物学中心的同事现在已经解决了早期位点特异性重组作为基因组工程手段的缺点。该团队扩展了使用病毒重组酶(Cre)的工具箱，使其现在可以特异性识别、剪切和粘贴多个DNA位点。该团队已经确定了一组16个位点，这些位点可以与同一位点有效重组，但不能与该组中的任何其他位点有效重组，并且这适用于不同的生物体。

“由于这些正交重组系统，我们可以避免基因组中多个重组位点相互作用的不可预测的方式，”VIB-KULeuven微生物学中心主任KevinVerstrepen说。“这为许多研究项目开辟了道路，可以同时安装许多小型或大型基因组编辑，或在基因组工程工作期间重复回收标记。”

研究和工业应用

夏洛特·考特雷尔斯博士KevinVerstrepen实验室的学生在酵母中建立了新的工具箱，并在细菌细胞中进行了测试。然后，她与VIB-UGentPSB中心合作，也证明了其在植物细胞中的效率。

在她的最新出版物中，她展示了如何使用它来优化代谢途径基因的表达和工业相关分子的生产滴度。具有新重组位点的单轮改组专用基因调节器已经使生产滴度加倍。

“我们能够证实，通过我们基于重组的设置修改表达可以在异源生物合成途径中实现快速有效的基因表达优化，”Cautereels说。“这个新工具箱不仅为改进微生物细胞