За последнее десятилетие системы CRISPR/Cas претерпели огромное развитие. Эти точные инструменты редактирования генома находят применение в самых разных областях: от разработки генетически модифицированных сельскохозяйственных культур до генной терапии и не только. Благодаря своей недавней разработке CRISPR-COPIES исследователи из Центра перспективной биоэнергетики и инноваций в области биопродуктов (CABBI) работают над повышением универсальности и простоты использования CRISPR.
CRISPR-COPIES — это инструмент, который позволяет быстро идентифицировать участки хромосомной интеграции, подходящие для генной инженерии, в любом организме. «Это ускорит нашу работу по метаболической инженерии немодельных дрожжей для экономически эффективного производства химикатов и биотоплива».
Хуйминь Чжао, руководитель темы трансформации CABBI и кафедра химической и биомолекулярной инженерии Стивена Л. Миллера (ChBE) в Университете Иллинойса
Редактирование генов произвело революцию в возможностях ученых понимать и манипулировать генетической информацией. Этот тип генной инженерии позволяет исследователям привнести в организм новые свойства, такие как устойчивость к вредителям или способность производить ценные биохимические вещества.
Используя системы CRISPR/Cas, исследователи могут осуществлять точные и целенаправленные генетические модификации. Однако идентификация оптимальных сайтов интеграции в геноме для этих модификаций была критической и в значительной степени нерешенной проблемой. Исторически сложилось так, что когда исследователям нужно было определить, куда направить свои модификации, они обычно вручную проверяли потенциальные сайты интеграции, а затем тестировали сайт, включая репортерный ген, чтобы оценить его клеточную пригодность и уровни экспрессии генов. Это трудоемкий и ресурсоемкий процесс.
Чтобы решить эту проблему, команда CABBI разработала CRISPR-COPIES, компанияcom. расчетный струбопровод для яОблегчено определение плотности CRISPR/CasЧАСрешетка сите. Этот инструмент может идентифицировать нейтральные сайты интеграции по всему геному для большинства геномов бактерий и грибов в течение двух-трех минут.
«Найти сайт интеграции в геноме вручную — это все равно, что искать иголку в стоге сена», — сказал Ашутош Бхоуп, доктор философии, ChBE. студент Университета Иллинойса и ведущий автор исследования. «Однако, используя CRISPR-COPIES, мы превращаем стог сена в пространство для поиска, позволяя исследователям эффективно находить все иголки, соответствующие их конкретным критериям».
В своей статье, опубликованной в Исследование нуклеиновых кислотИсследователи продемонстрировали разнообразие и масштабируемость CRISPR-COPIES, определив сайты интеграции трех разных типов: Никатор Куприавидос, Винные дрожжии клетки HEK 293T. Они использовали сайты интеграции, обнаруженные с помощью CRISPR-COPIES, для создания клеток с повышенным производством 5-аминолевулиновой кислоты, ценного биохимического вещества, которое применяется в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.
Кроме того, команда создала простой в использовании веб-интерфейс для CRISPR-COPIES. Исследователи могут использовать это невероятно доступное приложение даже без значительного опыта в биоинформатике.
Основная цель CABBI — разработать атипичные дрожжи для производства химикатов и топлива из растительной биомассы. Однако экономичное производство биотоплива и биопродуктов из дешевого сырья в больших масштабах является сложной задачей из-за отсутствия генетических инструментов и громоздкости традиционных методов редактирования генома. Позволяя исследователям быстро идентифицировать геномные сайты для целевой интеграции генов, CRISPR-COPIES предоставляет упрощенный конвейер, который облегчает идентификацию стабильных сайтов интеграции по всему геному. Это также исключает ручную работу, необходимую для разработки компонентов интеграции ДНК, опосредованных CRISPR/Cas.
В растениеводстве этот инструмент можно использовать для повышения урожайности биомассы, устойчивости к вредителям и/или экологической устойчивости. Преобразовать биомассу в ценные химические вещества -; Например, с помощью дрожжей С. cerevisiae -; CRISPR-COPIES можно использовать для создания ячеек с гораздо большей пропускной способностью.
Это универсальное программное обеспечение предназначено для упрощения и ускорения процесса создания штаммов, экономя время и ресурсы исследователей. Исследователи по всему миру, как в академических кругах, так и в промышленности, могут использовать его полезность при разработке штаммов для биохимического производства и разработки генетически модифицированных сельскохозяйственных культур.
Соавторами исследования являются к.т.н. ЧБЭ. студент Чжисинь Чжу, приглашенный студент Паттараван Интасян, доктор философии, биоинженерия. Студентка Гуаньхуа Сюнь; Институт Карла Р. Woz для разработчиков программного обеспечения Genome Biology (IGB) Манана Джайн и Василия Петрова; директор биолитейного завода IGB Стефан Лин; и постдок CABBI Ши-Ай Тан.
источник:
Ссылка на журнал:
Поуп, Эй Джей, и другие. (2024) CRISPR-COPIES: платформа in silico для обнаружения нейтральных сайтов интеграции для интеграции генов, облегчаемой CRISPR/Cas.. Исследование нуклеиновых кислот. doi.org/10.1093/nar/gkae062.
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
SpaceX запустила 23 спутника Starlink из Флориды
На Ио обнаружено лавовое озеро, гладкое, как стекло
Астрономы разгадали тайну слияния двойной системы с магнетаром Новости науки