(構造生命科学ニュースウオッチ2016/03/21)


 膨大なゲノム配列データと合成生物学の進歩によって、天然物の探索と合成を実現する技術が発展している.UCLAのYi Tangらは、10ページ11節からなるそのレビューの中2節で、CRIPSR/Cas9技術の有用性を取り上げた.


 遺伝子への変異導入と同時並行で、DNA二本鎖切断(DSB)と酵母の相同組換え修復(HDR)機構によってゲノムの任意の位置に遺伝子クラスターを多重に組み込むことを可能にするCRISPR/Casは、天然物生合成酵母工場に必須の技術である:

  1. 酵母におけるCRISPR/Cas9のHDRを利用した高効率な遺伝子組込み実証 
    James E. DiCarlo et al. “Genome engineering in Saccharomyces cerevisiae using CRISPR–Cas systems.” Nucleic Acids Res. 2013 Apr;41(7):4336-43.
  2. Enterococcus faecalis ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体をコードする6種類の遺伝子の多重挿入と他の遺伝子への変異導入によってアセチルCoAの過剰生産株を作出 
    Robert Mans et al. “CRISPR/Cas9: a molecular Swiss army knife for simultaneous introduction of multiple genetic modifications in Saccharomyces cerevisiae.” FEMS Yeast Res. 2015 Mar;15(2).
  3. 15種類の遺伝子断片を3箇所の遺伝子座に導入しパスウエイを構築 
    Tadas Jakočiu̅nas et al. “CasEMBLR: Cas9-facilitated multiloci genomic integration of in vivo assembled DNA parts in Saccharomyces cerevisiae.” ACS Synth. Biol. 2015 Nov 20;4(11):1226-34.
  4. 酵母ゲノムに内在するレトロトランスポゾンのLTR領域 (繰り返しデルタ配列)を切断し、キシロースを基質として(R,R)-(-)-2,3-ブタンジオール(BDO)を産生するパスウエイを構成する24kbの遺伝子クラスターを18コピー導入しキシロースから直接DBOを産生する株を作出.Di-CRISPRプラットフォームと命名. 
    Shuobo Shi et al. “A highly efficient single-step, markerless strategy for multi-copy chromosomal integration of large biochemical pathways in Saccharomyces cerevisiae.” Metab. Eng. 2016 Jan;33:19-27.
  5. 1重から5重までの遺伝子破壊を試みて、メバロン酸収量を野生株の41倍にあげることに成功.
    Tadas Jakočiu̅nas et al. “Multiplex metabolic pathway engineering using CRISPR/Cas9 in Saccharomyces cerevisiae.” Metab. Eng. 2015 Mar;28:213-22.