https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac1248/6984588

在复杂的微生物组中限制特定菌株的基因表达还是一个难题。CRISPRi可用于降低目标基因的表达,理论上目标也可以是特定细菌的基因表达和代谢活动。在人类微生物组中,Psuedomonadota、Bacillota和Bacteroidota中葡萄糖醛酸酶(glucuronide-utilization enzymes,GUS)具有可变细菌分布,它们从各种化合物中切割葡萄糖醛酸作为碳源。gus操纵子包含三个基因:gusA编码β-葡萄糖醛酸酶,gusB编码葡萄糖醛酸转运体,gusC编码膜相关蛋白质,以提高GusB的运输活性,该操纵子的表达受到GusR转录因子的调控。GUS的底物包括哺乳动物UDP-葡萄糖转移酶葡萄糖醛酸化的异生物药物,特别是抗癌药物伊立替康,因此需要抑制GUS酶表达。

近期,来自加拿大Schulich School of Medicine and Dentistry的David R Edgell等人在Nucleic Acids Research发表题为“Metabolically-targeted dCas9 expression in bacteria”的论文,利用GUS酶在细菌中的可变分布作为区分具有GUS活性细菌的手段,并重利用葡萄糖醛酸盐响应的GusR转录因子作为生物传感器,调控dCas9表达。作者将大肠杆菌gusA调控区与dCas9基因融合,得到pGreg-dCas9,将该质粒转入微生物组中,在葡萄糖醛酸的存在下,dCas9只能在具有GUS操纵子的细菌中表达,并且靶向抑制GusABC。当pGreg-dCas9从大肠杆菌接到来自人粪便的γ-变形杆菌时,靶向gusA的dCas9-sgRNAs特异性下调γ-变形杆菌中gus操纵子的转录,使gusA活性降低约100倍。

本文利用对外源代谢物敏感的细菌转录因子,在不同的细菌中精确地表达dCas9等基因工具。

(杨思琪 摘译)


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