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基于CRISPR/dCpf1的氧化葡萄糖酸杆菌转录抑制系统的构建与应用

A CRISPR/dCpf1-based transcriptional repression system for Gluconobacter oxydans

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氧化葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter oxydans)因具有快速不完全氧化糖醇化合物的能力而被广泛应用于工业中.然而,适用于氧化葡萄糖酸杆菌的基因编辑工具较为缺乏,科研人员对其进行代谢改造受到很大的限制.近年来,规律成簇间隔短回文重复序列(clustered regularly interspaced short palindromic repeats,CRISPR)系统在基因组编辑和转录调控中的应用极大地提高了微生物基因组的编辑效率.为了实现氧化葡萄糖酸杆菌的转录调控,本研究构建了由CRISPR/dCpf1介导的基因转录抑制系统.通过在氧化葡萄糖酸杆菌表达失活的Cpf1蛋白(dCpf1)和含有19 nt重复序列的crRNA,使得该系统在基因转录中表现出有效的抑制效果,其对于单基因的抑制水平最高可达97.9％,且可同时应用于多基因的抑制并表现出很强的抑制能力.为了验证dCpf1介导的CRISPR干扰(CRISPR interference,CRISPRi)系统在代谢工程中的应用效果,将该系统应用于L-山梨糖的代谢途径和呼吸链的调控中,对山梨糖代谢途径关键脱氢酶进行了鉴定,确定了细胞色素bo3氧化酶对细胞生长的作用.该CRISPRi系统的开发有效填补了目前氧化葡萄糖酸杆菌中基因调控方法的短缺,为代谢工程改造氧化葡萄糖酸杆菌提供了有效的基因调控工具.

杨宇彤、李宁、周景文、陈坚

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江南大学粮食发酵与食品生物制造国家工程研究中心,江苏无锡214122

江南大学未来食品科学中心,江苏无锡214122

江南大学生物工程学院,江苏无锡214122

氧化葡萄糖酸杆菌 L-山梨糖 基因编辑 CRISPRi

国家重点研发计划国家自然科学基金

2019YFA090490031830068

2022

10.13345/j.cjb.210157

生物工程学报
中国科学院微生物研究所 中国微生物学会

生物工程学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.641
ISSN：1000-3061
年,卷(期)：2022.38(2)
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