Suppr超能文献

高效的基因组编辑工具,用于工程改造难以培养的非模式工业微生物运动发酵单胞菌。

Efficient genome-editing tools to engineer the recalcitrant non-model industrial microorganism Zymomonas mobilis.

机构信息

State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineering, and School of Life Sciences, Hubei University, Wuhan, Hubei 430062, China.

Department of Computer Sciences, Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430070, China.

出版信息

Trends Biotechnol. 2024 Nov;42(11):1551-1575. doi: 10.1016/j.tibtech.2024.05.005. Epub 2024 Aug 28.

Abstract

Current biotechnology relies on a few well-studied model organisms, such as Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae, for which abundant information and efficient toolkits are available for genetic manipulation, but which lack industrially favorable characteristics. Non-model industrial microorganisms usually do not have effective and/or efficient genome-engineering toolkits, which hampers the development of microbial cell factories to meet the fast-growing bioeconomy. In this study, using the non-model ethanologenic bacterium Zymomonas mobilis as an example, we developed a workflow to mine and temper the elements of restriction-modification (R-M), CRISPR/Cas, toxin-antitoxin (T-A) systems, and native plasmids, which are hidden within industrial microorganisms themselves, as efficient genome-editing toolkits, and established a genome-wide iterative and continuous editing (GW-ICE) system for continuous genome editing with high efficiency. This research not only provides tools and pipelines for engineering the non-model polyploid industrial microorganism Z. mobilis efficiently, but also sets a paradigm to overcome biotechnological limitations in other genetically recalcitrant non-model industrial microorganisms.

摘要

目前的生物技术依赖于少数经过充分研究的模式生物,如大肠杆菌和酿酒酵母,这些生物有丰富的信息和高效的遗传操作工具包,但缺乏工业上有利的特性。非模式工业微生物通常没有有效的和/或高效的基因组工程工具包,这阻碍了微生物细胞工厂的发展,以满足快速增长的生物经济的需求。在这项研究中,我们以非模式乙醇生产菌运动发酵单胞菌为模型,开发了一种挖掘和调整限制修饰(R-M)、CRISPR/Cas、毒素-抗毒素(T-A)系统和天然质粒等元素的工作流程,这些元素隐藏在工业微生物本身内部,可以作为高效的基因组编辑工具包,并建立了一个全基因组迭代和连续编辑(GW-ICE)系统,用于高效的连续基因组编辑。这项研究不仅为高效工程化非模式多倍体工业微生物运动发酵单胞菌提供了工具和途径,也为克服其他遗传上顽固的非模式工业微生物中的生物技术限制提供了范例。

相似文献

1
高效的基因组编辑工具,用于工程改造难以培养的非模式工业微生物运动发酵单胞菌。
Trends Biotechnol. 2024 Nov;42(11):1551-1575. doi: 10.1016/j.tibtech.2024.05.005. Epub 2024 Aug 28.
2
在运动发酵单胞菌中建立和应用 CRISPR-Cas12a 辅助基因组编辑系统。
Microb Cell Fact. 2019 Oct 3;18(1):162. doi: 10.1186/s12934-019-1219-5.
3
解析和再利用运动发酵单胞菌内源性 I 型 CRISPR-Cas 系统用于基因组工程。
Nucleic Acids Res. 2019 Dec 2;47(21):11461-11475. doi: 10.1093/nar/gkz940.
4
开发一种反选择系统,用于快速高效的基于 CRISPR 的酿酒酵母基因组工程。
Microb Cell Fact. 2023 Oct 13;22(1):208. doi: 10.1186/s12934-023-02217-9.
5
运动发酵单胞菌:将一种古老的人类工具带入基因组时代。
Curr Opin Biotechnol. 2025 Apr;92:103257. doi: 10.1016/j.copbio.2025.103257. Epub 2025 Jan 21.
6
茶碱核糖开关介导的运动发酵单胞菌中编辑质粒的消除。
Appl Microbiol Biotechnol. 2023 Dec;107(23):7151-7163. doi: 10.1007/s00253-023-12783-y. Epub 2023 Sep 20.
7
用于在……中进行大脱氧核糖核酸片段操作的RecET辅助CRISPR-Cas12a系统的建立
ACS Synth Biol. 2025 May 16;14(5):1606-1614. doi: 10.1021/acssynbio.4c00863. Epub 2025 Apr 29.
8
利用运动发酵单胞菌进行乙醇生产的生物过程优化的观点和新方向。
World J Microbiol Biotechnol. 2020 Jul 13;36(8):112. doi: 10.1007/s11274-020-02885-4.
9
使用CRISPR/Cas9系统消除运动发酵单胞菌ZM4的天然质粒。
Biosci Biotechnol Biochem. 2017 Mar;81(3):453-459. doi: 10.1080/09168451.2016.1189312. Epub 2016 Nov 30.
10
构建和应用高质量的基因组尺度代谢模型以指导微生物细胞工厂的合理设计。
Synth Syst Biotechnol. 2023 Jul 6;8(3):498-508. doi: 10.1016/j.synbio.2023.07.001. eCollection 2023 Sep.

引用本文的文献

1
用于[具体对象未提及]的CRISPR/Cas9基因组编辑工具箱的开发及其在次黄嘌呤生物合成中的应用。
Synth Syst Biotechnol. 2025 Jun 25;10(4):1190-1199. doi: 10.1016/j.synbio.2025.06.010. eCollection 2025 Dec.
2
开发一株用于生物乙醇生产的淀粉发酵运动发酵单胞菌菌株。
Microb Cell Fact. 2024 Nov 11;23(1):301. doi: 10.1186/s12934-024-02539-2.
3
生物经济时代的微生物细胞工厂:从发现到创造
Biodes Res. 2024 Oct 21;6:0052. doi: 10.34133/bdr.0052. eCollection 2024.

文献AI研究员

20分钟写一篇综述,助力文献阅读效率提升50倍。

立即体验

用中文搜PubMed

大模型驱动的PubMed中文搜索引擎

马上搜索

文档翻译

学术文献翻译模型,支持多种主流文档格式。

立即体验