有机化学 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (11): 4279-4288.DOI: 10.6023/cjoc202105035 上一篇 下一篇
综述与进展
乔怡a, 张庆林b,c, 陈单丹b,c,*(), 刘美娜a,*(), 刘文b,c,*()
收稿日期:
2021-05-20
修回日期:
2021-06-16
发布日期:
2021-07-05
通讯作者:
陈单丹, 刘美娜, 刘文
基金资助:
Yi Qiaoa, Qinglin Zhangb,c, Dandan Chenb,c(), Meina Liua(), Wen Liub,c()
Received:
2021-05-20
Revised:
2021-06-16
Published:
2021-07-05
Contact:
Dandan Chen, Meina Liu, Wen Liu
Supported by:
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作为临床药物的重要来源, 放线菌天然产物及其衍生物已被大规模开发并应用于临床. 为了实现放线菌来源活性天然产物的高效合成、新型天然产物的结构衍生以及未知天然产物的定向挖掘, 往往需要聚焦于生物合成基因簇, 运用生物学技术开展理性的遗传改造. 规律性成簇间隔的短回文重复序列及相关蛋白(CRISPR/Cas)是部分细菌和古细菌在长期自然进化过程中发展而来的一种对抗外源遗传物质入侵的适应性免疫防御系统. 以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑系统已被广泛应用于脱氧核糖核酸(DNA)片段的靶向特异性切割, 为生物技术领域的发展提供了无限可能. 综述了CRISPR/Cas9系统在放线菌遗传改造中的应用情况, 包括在基因簇抓取、编辑与重构、原位同源重组以及代谢调控方面的研究进展, 涉及全新的CRISPR/Cas9介导的基因编辑方法以及代表性的成功案例, 为高效利用CRISPR/Cas9系统获取放线菌天然产物提供了借鉴.
乔怡, 张庆林, 陈单丹, 刘美娜, 刘文. CRISPR/Cas9基因编辑系统在获取放线菌天然产物中的应用[J]. 有机化学, 2021, 41(11): 4279-4288.
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方法名称 | 核心技术 | 操作体系 | 技术参数 | 方法特点 |
---|---|---|---|---|
CRISPR/Cas9介导的TAR克隆 | CRISPR/Cas9 TAR | 大肠杆菌 酿酒酵母 | 抓取上限约60~70 kb | 操作体系复杂、抓取片段较短 |
CATCH | CRISPR/Cas9 Gibson组装 | 体外 大肠杆菌 | 抓取上限超过100 kb | 技术要求较高、片段越长抓取越难 |
ExoCET | CRISPR/Cas9 RecET重组 | 大肠杆菌 | 抓取上限超过100 kb | 操作体系相对简单、抓取片段较长 |
ICE | CRISPR/Cas9 T4聚合酶修复 Gibson组装 | 体外 大肠杆菌 | 单位点编辑 | 大片段编辑的技术要求较高 |
mCRISTAR | CRISPR/Cas9 TAR | 大肠杆菌 酿酒酵母 | 2~4个位点同时编辑 | 操作较为简便 |
mpCRISTAR | CRISPR/Cas9 TAR | 大肠杆菌 酿酒酵母 | 4~8个位点同时编辑 | 操作较为灵活、步骤较多 |
miCASTAR | CRISPR/Cas9 TAR | 体外 酿酒酵母 | 2~4个位点同时编辑 | 操作体系相对简单、操作简便 |
方法名称 | 核心技术 | 操作体系 | 技术参数 | 方法特点 |
---|---|---|---|---|
CRISPR/Cas9介导的TAR克隆 | CRISPR/Cas9 TAR | 大肠杆菌 酿酒酵母 | 抓取上限约60~70 kb | 操作体系复杂、抓取片段较短 |
CATCH | CRISPR/Cas9 Gibson组装 | 体外 大肠杆菌 | 抓取上限超过100 kb | 技术要求较高、片段越长抓取越难 |
ExoCET | CRISPR/Cas9 RecET重组 | 大肠杆菌 | 抓取上限超过100 kb | 操作体系相对简单、抓取片段较长 |
ICE | CRISPR/Cas9 T4聚合酶修复 Gibson组装 | 体外 大肠杆菌 | 单位点编辑 | 大片段编辑的技术要求较高 |
mCRISTAR | CRISPR/Cas9 TAR | 大肠杆菌 酿酒酵母 | 2~4个位点同时编辑 | 操作较为简便 |
mpCRISTAR | CRISPR/Cas9 TAR | 大肠杆菌 酿酒酵母 | 4~8个位点同时编辑 | 操作较为灵活、步骤较多 |
miCASTAR | CRISPR/Cas9 TAR | 体外 酿酒酵母 | 2~4个位点同时编辑 | 操作体系相对简单、操作简便 |
质粒名称 | 抗性标签 | cas9基因启动子 | sgRNA启动子 | 质粒特性 |
---|---|---|---|---|
pCRISPomyces-1 | 阿伯拉霉素 | 组成型rpsLp | 组成型gapdhp (crRNA) 组成型rpsLp (tracrRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pCRISPomyces-2 | 阿伯拉霉素 | 组成型rpsLp | 组成型gapdhp (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pKCcas9dO | 阿伯拉霉素 | 诱导型tipAp | 组成型j23199p (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pCRISPR-Cas9 | 阿伯拉霉素 硫链丝菌素 | 诱导型tipAp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pCRISPR-dCas9 | 阿伯拉霉素 硫链丝菌素 | 诱导型tipAp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pWHU2653 | 阿伯拉霉素 | 组成型aac(3) IVp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pIJ101的复制子 CodA 反筛标签 |
pMWCas9 | 阿伯拉霉素 硫链丝菌素 | 诱导型tipAp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pIJ101的复制子 CodA反筛标签 |
质粒名称 | 抗性标签 | cas9基因启动子 | sgRNA启动子 | 质粒特性 |
---|---|---|---|---|
pCRISPomyces-1 | 阿伯拉霉素 | 组成型rpsLp | 组成型gapdhp (crRNA) 组成型rpsLp (tracrRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pCRISPomyces-2 | 阿伯拉霉素 | 组成型rpsLp | 组成型gapdhp (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pKCcas9dO | 阿伯拉霉素 | 诱导型tipAp | 组成型j23199p (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pCRISPR-Cas9 | 阿伯拉霉素 硫链丝菌素 | 诱导型tipAp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pCRISPR-dCas9 | 阿伯拉霉素 硫链丝菌素 | 诱导型tipAp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pSG5的温敏型复制子 |
pWHU2653 | 阿伯拉霉素 | 组成型aac(3) IVp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pIJ101的复制子 CodA 反筛标签 |
pMWCas9 | 阿伯拉霉素 硫链丝菌素 | 诱导型tipAp | 组成型ermE*p (sgRNA) | 来源于pIJ101的复制子 CodA反筛标签 |
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