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基因编辑酿酒酵母

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),又叫面包酵母或芽殖酵母。一般呈球形、卵圆形、椭圆形,有的呈圆柱状、柠檬形等。酿酒酵母细胞有两种生活形态:单倍体和二倍体。酵母单倍体的繁殖比较简单,一般是出芽生殖;二倍体细胞主要进行有丝分裂繁殖,酿酒的适宜生长温度为28℃。作为一种单细胞真核生物,酿酒酵母具有一切真核细胞生命活动的基本特征,又有实验所需微生物应具备的背景清楚、生长迅速、操作方便等许多优点。事实上,现代遗传学、细胞生物学、生物化学中许多规律性认识都是由酵母菌为实验材料研究出来的。在这些模式酵母菌中,酿酒酵母更是世界上较早被测出基因组DNA全序列的真核生物。它的总共6607个可读框中,已经有4752个得到了证实,这其中包括许多与细胞基本生命活动息息相关的重要基因,在结构和功能方面,也有着很强的进化保守性。至今已经发现约300种酵母蛋白质在人体中的功能相同,其中许多与人类疾病相关的蛋白相似性很高。因此,酿酒酵母一直作为一种理想生物研究模型。另外,作为传统工业发酵菌株,酿酒酵母在酒精发酵相关领域也应用广泛。因此,酿酒酵母的实用性和科研实践中的有效性都得到了充分的体现。

碧基Cas9团队有丰富的基因编辑经验,可根据客户的具体需求进行一对一的方案定制,提供多种微生物的编辑服务敲除、插入或替换,以满足客户的需求,欢迎详询!


细菌基因编辑系统:

1. 位点特异性基因重组系统

Cre-lox 重组系统和FLP-FRT 重组系统都是位点特异性基因重组技术。Cre-lox 系统来源于大肠杆菌(Escherichia coli)P1 噬菌体,可以促使噬菌体DNA插入到细菌基因组中。Cre 为重组酶,可以识别长度为34 bp 具有方向性的loxP位点。同一DNA分子上同向的两个loxP 位点发生重组,可以删除两个loxP 位点之间的DNA片段;同一DNA 分子上反向的两个loxP 位点发生重组,可以使两个loxP 位点之间的DNA片段发生倒置;具有单个loxP 位点的环状DNA 序列与第二个DNA 分子的loxP 位点发生重组,可以将环状序列插入到第二个DNA 分子的loxP 位点上。 loxP 位点在自然界基因组中出现的概率极低,因此在进行基因编辑时,首先要在受体基因组上引入loxP 位点,再诱导Cre 重组酶的表达并催化 loxP 位点之间发生重组。在细菌基因编辑中,Cre-lox 重组系统常用作删除选择标记基因、大片段基因的删除和倒置等。Cre 重组酶发挥作用不需要任何辅助因子,Cre-lox 重组系统具有广谱性,理论上可以在任何细胞环境的任何类型DNA 分子上发挥有效作用。Flp-FRT 系统是Cre-lox 系统在真核细胞内的同源系统,与Cre-lox 系统的工作原理极为相似,Flp 为重组酶,识别具有方向性的FRT 位点。

2.同源重组系统

λ-Red 同源重组系统包含3 个来源于λ 噬菌体Red 操纵子的基因,其中λ Gam 蛋⽩抑制RecBCD酶的活性,以保护外源线性DNA 免受降 解。λ Exo是以双链DNA(Double-stranded DNA,dsDNA) 为底物的核酸外切酶,可以催化5'-3' 方向的降解,而产生3'-5' 的线性单链 DNA(single-stranded DNA,ssDNA), 当dsDNA 的一条链被降解后, 产生的ssDNA 将不会被λ Exo 降解。λ Beta 蛋白可以结合在 ssDNA 上起到保护作用,引导同源配对促进同源重组的发生。RecE/T 重组系统与λ-Red 同源重组系统作用机制类似,RecE 蛋⽩发挥与λ Exo 蛋白相似的功能,RecT 蛋白发挥与λ Beta 蛋白相似的功能。RecE/T 系统缺少RecBCD 酶的抑制蛋白。进行基因编辑时,在细菌中引入两端具有与受体基因组DNA同源片段的外源dsDNA 分子,借助于λ-Red 重组系统或RecE/T 重组系统,诱发同源片段中间的外源DNA 序列与基因组序列发生交换,从而可实现基于同源重组的基因编辑。传统的λ-Red 同源重组系统是在细菌中引入dsDNA,Ellis 等在2001 年提出利用70-90 bp 长度的ssDNA 为底物可以简化λ-Red 系统,不需要λExo 介导的产生单链的过程。目前比较接受的机制为退火学说(Strand annealing),即无论是在细菌中引入同源dsDNA 后通过λ Exo 外切酶产生的ssDNA,还是在细菌中直接引入的ssDNA,都会在λ Beta 蛋白保护和介导下以冈崎片段的方式结合到DNA 复制过程中的后随链上,产生一个野生型基因组和一个异源双链的基因组。随后具有异源双链基因组的细菌细胞再经过一次DNA 复制和细胞分裂产生一个野生型基因组和一个个突变型基因组。

3.靶向核酸酶

包含ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9系统。

 

技术优势:

基因编辑效率高;无痕基因组编辑;可实现基因敲除,基因点突变和基因敲入;可实现多基因敲除。

 

BioGene Cas9 Inc.

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E-mail: bgcas9@163.com

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