Быстрая модификация множества генов для получения полезных микроорганизмов
Генетически модифицированные микроорганизмы с улучшенными свойствами крайне важны для современной медицины, сельского хозяйства и пищевой промышленности. Однако изменение сложных признаков, зависящих от множества генов, часто требует много времени и средств.
Исследователи из Института химических и инженерных наук A*STAR под руководством Хуа Чжао разработали метод ошибочной амплификации всего генома (error-prone WGA), позволяющий модифицировать множество генов одновременно.
Суть метода
Метод был продемонстрирован на примере создания штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae, устойчивых к высоким концентрациям этанола — признаку, зависящему от 40–60 генов.
- Мутагенез in vitro: ДНК дрожжей амплифицировали с помощью ПЦР в мутагенных условиях (добавление хлорида марганца), что привело к появлению множества случайных ошибок-мутаций в копиях генома.
- Трансформация: Мутированные копии ДНК вводили обратно в дрожжевые клетки.
- Направленная эволюция: Клетки выращивали на среде с постепенно повышающейся концентрацией этанола (с 8.5% до 9%), отбирая выжившие. Цикл мутагенеза и отбора повторили трижды.
Результаты
- Обычные дрожжи выживают при 7% этанола.
- После трёх циклов error-prone WGA были получены клетки, способные расти на среде с 9% этанола.
Метод представляет собой пример направленной эволюции, использующей силу естественного отбора для ускоренного получения микроорганизмов с полезными биотехнологическими свойствами.
«Новый метод позволяет быстро эволюционировать сложным фенотипам микроорганизмов», — отмечает Хуа Чжао. В будущем метод может быть применён и к другим микроорганизмам.