Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:
проверенный фактами
рецензируемое издание
надежный источник
корректура
Хорошо! CRISPR-COPIES находит применение в характеристике инструментов синтетической биологии, генной терапии и метаболической инженерии. Фото: Аашутош Буб и др.
× закрыть
CRISPR-COPIES находит применение в характеристике инструментов синтетической биологии, генной терапии и метаболической инженерии. Фото: Аашутош Буб и др.
За последнее десятилетие системы CRISPR/Cas претерпели огромный прогресс. Эти точные инструменты редактирования генома находят применение в самых разных областях: от разработки трансгенных культур до генной терапии и не только. А благодаря недавней разработке CRISPR-COPIES исследователи из Центра передовых инноваций в области биоэнергетики и биопродуктов (CABBI) еще больше улучшают универсальность и простоту использования CRISPR.
«CRISPR-COPIES — это инструмент, который может быстро идентифицировать подходящие сайты хромосомной интеграции для генной инженерии в любом организме», — сказал Хуйминь Чжао, руководитель темы конверсии CABBI и председатель кафедры химической и биомолекулярной инженерии (ChBE) Стивена Л. Миллера в Университете Иллинойса. .
«Это ускорит нашу работу по метаболической инженерии немодельных дрожжей для экономически эффективного производства химикатов и биотоплива».
Редактирование генов произвело революцию в возможностях учёных в понимании и манипулировании генетической информацией. Эта форма генной инженерии позволяет исследователям привносить в организм новые свойства, такие как устойчивость к вредителям или способность производить ценные биохимические вещества.
С помощью систем CRISPR/Cas исследователи могут осуществлять точные и целенаправленные генетические изменения. Однако поиск оптимальных мест интеграции в геноме для этих изменений был критической и в значительной степени нерешенной проблемой. Исторически сложилось так, что когда исследователям нужно было определить, куда направить свои изменения, они обычно вручную проверяли потенциальные сайты интеграции, а затем тестировали сайт, интегрируя 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 — вычислительный конвейер для идентификации сайтов интеграции, поддерживаемых CRISPR/Cas. 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 Аашутош Буб, доктор философии ChBE. студент Университета Иллинойса и основной автор исследования. «Однако с помощью CRISPR-COPIES мы превращаем стог сена в пространство, доступное для поиска, давая исследователям возможность эффективно находить все иголки, соответствующие их конкретным критериям».
В своей статье, опубликованной в журнале Nucleic Acids Research, исследователи продемонстрировали универсальность и масштабируемость CRISPR-COPIES, охарактеризовав сайты интеграции в трех различных видах: Cupriavidus necator, Saccharomyces cerevisiae и клетках HEK 293T. Они использовали сайты интеграции, обнаруженные с помощью CRISPR-COPIES, для создания клеток с повышенным производством 5-аминолевулиновой кислоты, ценного биохимического вещества, которое находит применение в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.
Кроме того, команда создала удобный веб-интерфейс для CRISPR-COPIES. Это невероятно доступное приложение может использоваться исследователями даже без значительных знаний в области биоинформатики.
Основной целью CABBI является разработка немодельных дрожжей 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 определить геномные локусы для целевой интеграции генов, CRISPR-COPIES обеспечивает оптимизированный конвейер, который облегчает идентификацию стабильных сайтов интеграции по всему геному. Это также исключает ручной труд, необходимый для разработки компонентов для интеграции ДНК, опосредованной CRISPR/Cas.
В растениеводстве этот инструмент можно использовать для повышения урожайности биомассы, устойчивости к вредителям и/или устойчивости окружающей среды. Для преобразования биомассы в ценные химические вещества — например, с помощью дрожжей S. cerevisiae — CRISPR-COPIES можно использовать для создания клеток со значительно более высоким выходом.
Это универсальное программное обеспечение предназначено для упрощения и ускорения процесса построения деформации, экономя исследователям время и ресурсы. Исследователи по всему миру, как в академических кругах, так и в промышленности, могут извлечь выгоду из его полезности при разработке штаммов для биохимического производства и разработки трансгенных культур.
Больше информации:
Аашутош Буб и др., CRISPR-COPIES: платформа in silico для открытия нейтральных сайтов интеграции для интеграции генов, облегчаемой CRISPR/Cas, Nucleic Acids Research (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae062
Информация журнала:
Исследования нуклеиновых кислот
2024-02-13 14:08:40
1707835334
#Новый #инструмент #CRISPR #ускоряет #оптимизирует #редактирование #генома