苜蓿中華根瘤菌含有維生素B12的全部合成基因,可以高效合成維生素B12,但其同源重組效率低,缺乏有效的基因編輯工具,嚴重限制了菌種的改造。因此,亟需在苜蓿中華根瘤菌中建立高效的基因編輯工具。
中國科學院天津工業生物技術研究所研究員張大偉團隊在苜蓿中華根瘤菌基因編輯方面取得進展。他們構建了一個不依賴同源重組的基因編輯工具(C12KGET,versatile Cas12k-based genetic engineering toolkit ) ,可以在苜蓿中華根瘤菌中實現基因組多基因編輯及大片段高效插入。10kb的大片段插入效率最高達100%。通過改造維生素B12的途徑基因,維生素B12的產量得到明顯提高。另外,Cas12k蛋白具有非活性的核酸酶結構域,可以直接用來對基因進行轉錄調控,效率可達92%。該工具也可用在大腸桿菌和希瓦氏菌屬中,為其他內源同源重組效率低的物種提供借鑒。
相關研究成果發表于Nucleic Acids Research。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和天津市合成生物技術創新能力提升行動的支持。
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