杨晟研究组建立高效的谷氨酸棒杆菌 CRISPR-Cpf1 基因组编辑系统

 日前，Nature Communications 发表了中国科学院合成生物学重点实验室杨晟研究组题为“CRISPR-Cpf1 assisted genome editing of Corynebacterium glutamicum”的研究成果，发现新凶手弗兰西斯菌来源的 Cas 效应蛋白 (FnCpf1) 与谷氨酸棒杆菌适配，而 SpCas9 则表现出对谷氨酸棒杆菌的毒性，并建立了高效的谷氨酸棒杆菌 CRISPR-Cpf1 基因组编辑系统。

CRISPR-Cas 是当前最强有力的基因组编辑技术。基于化脓链球菌来源的 Cas 效应蛋白（SpCas9）最初被开发为人类细胞的基因组编辑工具，随后被适配到各个物种细胞中, 被认为是“战无不胜攻无不克”的 Cas 效应蛋白。但在谷氨酸棒杆菌这一最重要的氨基酸生产菌株中，SpCas9 却难以适配应用。

杨晟研究组开发的这套 CRISPR-Cpf1 基因组编辑方法，结合单链重组系统实现了基因组精细修改，最高效率达到 100%；亦可实现大片段缺失和插入，将原先每轮一周的基因组编辑操作缩短到 3 天。以 L - 脯氨酸合成代谢关键酶 γ- 谷氨酰激酶的 149 位甘氨酸为例，应用 CRISPR-Cpf1 基因组编辑系统对其实施原位饱和点突变，可成功筛选获得抗 L - 脯氨酸反馈抑制的高产菌株。

该研究工作得到了国家 973 项目、上海市优秀学科带头人计划资助。中科院植物生理生态研究所蒋宇博士为第一作者，中科院上海有机化学研究所王任小研究组协助进行了γ- 谷氨酰激酶的分子模建。

CRISPR-Cpf1-recT 系统可在谷氨酸棒杆菌基因组上高效原位饱和突变以筛选高产菌