Design of artificial small regulatory trans-RNA for gene knockdown in Bacillus subtilis.
Design of artificial small regulatory trans-RNA for gene knockdown in Bacillus subtilis.
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DOI：
10.1016/j.synbio.2022.11.003
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发表时间：
2023-03
影响因子：
4.8
通讯作者：
Kang, Zhen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yin, Guobin;Peng, Anqi;Zhang, Luyao;Wang, Yang;Du, Guocheng;Chen, Jian;Kang, Zhen
关键词：
枯草芽孢杆菌作为革兰氏阳性模式菌已广泛应用于合成生物学和生物技术，而调控RNA的工具为B。枯草芽孢杆菌的研究还没有完全展开。在这里，提出了一种自下而上的方法来设计人工反式作用的sRNA。通过工程改造内在sRNA SR6，产生了由8bp茎、4nt环和9nt polyU尾组成的最小化核心支架结构，并证明其足以构建具有强抑制活性的sRNA（83%）。此外，我们证明了这种人工sRNA系统以不依赖于hfq的方式良好地发挥作用，并且在大肠杆菌中也达到了很强的抑制效率（80%以上）。进一步开发了基于结构的sRNA设计原理，用于自动生成具有该核心支架但具有各种序列的定制sRNA，这便于操作并避免在融合任何碱基配对序列时结构破坏。通过应用这些自动设计的sRNA，我们迅速改变了细胞形态和生物膜形成，并调节了乙偶姻生物合成的代谢通量。这种具有跨物种调控活性的sRNA系统不仅丰富了B的合成生物学基因调控工具包。subtilis和E.大肠杆菌中，而且还增强了我们对反式作用sRNA的理解。
Bacillus subtilis as the Gram-positive model bacterium has been widely used in synthetic biology and biotechnology while the regulatory RNA tools for B. subtilis are still not fully explored. Here, a bottom-up approach is proposed for designing artificial trans-acting sRNAs. By engineering the intrinsic sRNA SR6, a minimized core scaffold structure consisting of an 8 bp stem, a 4 nt loop, and a 9 nt polyU tail was generated and proven to be sufficient for constructing sRNAs with strong repression activity (83%). Moreover, we demonstrate this artificial sRNA system functions well in an hfq-independent manner and also achieves strong repression efficiency in Escherichia coli (above 80%). A structure-based sRNA design principle was further developed for the automatic generation of custom sRNAs with this core scaffold but various sequences, which facilitates the manipulation and avoids structure disruption when fusing any base-pairing sequence. By applying these auto-designed sRNAs, we rapidly modified the cell morphology and biofilm formation, and regulated metabolic flux toward acetoin biosynthesis. This sRNA system with cross-species regulatory activities not only enriched the gene regulation toolkit in synthetic biology for B. subtilis and E. coli but also enhanced our understanding of trans-acting sRNAs.
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Miyano, Satoru
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通讯作者：
Lee, Sang Yup
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通讯作者：
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DOI：
10.1186/1748-7188-6-26
发表时间：
2011-11-24
期刊：
Algorithms for molecular biology : AMB
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--
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