Construction and application of an efficient dual-base editing platform for Bacillus subtilis evolution employing programmable base conversion.
Construction and application of an efficient dual-base editing platform for Bacillus subtilis evolution employing programmable base conversion.
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可编程碱基转换高效枯草芽孢杆菌进化双碱基编辑平台的构建与应用
DOI：
10.1039/d2sc05824c
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发表时间：
2022-12-14
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Zhou, Zhemin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hao, Wenliang;Cui, Wenjing;Suo, Feiya;Han, Laichuang;Cheng, Zhongyi;Zhou, Zhemin
功能进化的细菌底盘对于生产从小分子到具有生物活性的大分子的各种高附加值化学品具有重要意义。然而，目前的进化框架在产生体内基因组多样性方面效率较低，因为可调性不足，使得底盘的进化空间有限。在这里，利用可编程双脱氨酶碱基编辑器的工程化基因组多样化平台（CRISPR-ABE 8 e-CDA-nCas 9）被制造用于快速进化细菌底盘。通过重编程CRISPR阵列、nCas 9以及胞苷和腺苷脱氨酶来构建双碱基编辑器，从而通过在体内同时进行C-to-T和A-to-G转化来实现基因组规模的单个或多个碱基转化。采用Cas-脱氨酶融合蛋白的滴定，该平台能够以可调的转化效率和可编辑的窗口编辑任何预定义的基因组基因座，生成具有高度多样化的基因组序列的突变体库。利用基因组多样化平台，我们成功地通过定向进化羊毛硫抗生素ATP结合盒的亚基来进化枯草芽孢杆菌的乳酸链球菌素抗性能力。因此，我们的工作提供了一个便携式和可编程的基因组多样化平台，这是有希望加快用于生物制造和生物制药开发的高性能和强大的细菌底盘的制造。
The functionally evolved bacterial chassis is of great importance to manufacture a group of assorted high value-added chemicals, from small molecules to biologically active macromolecules. However, the current evolution frameworks are less efficienct in generating in vivo genomic diversification because of insufficient tunability, rendering limited evolution spacing for chassis. Here, an engineered genomic diversification platform (CRISPR-ABE8e-CDA-nCas9) leveraging a programmable dual-deaminases base editor was fabricated for rapidly evolving bacterial chassis. The dual-base editor was constructed by reprogramming the CRISPR array, nCas9, and cytidine and adenosine deaminase, enabling single or multiple base conversion at the genomic scale by simultaneous C-to-T and A-to-G conversion in vivo. Employing titration of the Cas-deaminase fusion protein, the platform enabled editing any pre-defined genomic loci with tunable conversion efficiency and editable window, generating a repertoire of mutants with highly diversified genomic sequences. Leveraging the genomic diversification platform, we successfully evolved the nisin-resistant capability of Bacillus subtilis through directed evolution of the subunit of lantibiotic ATP-binding cassette. Therefore, our work provides a portable and programmable genomic diversification platform, which is promising to expedite the fabrication of high-performance and robust bacterial chassis used in the development of biomanufacturing and biopharmaceuticals.
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DOI：
10.1073/pnas.1520040113
发表时间：
2016-03-01
影响因子：
11.1
作者：
Nyerges, Akos;Csoergo, Balint;Pal, Csaba
通讯作者：
Pal, Csaba
影响因子：
14.8
作者：
Fujii, Ryota;Kitaoka, Motomitsu;Hayashi, Kiyoshi
通讯作者：
Hayashi, Kiyoshi
CRISPR辅助多维调控枯草芽孢杆菌基因表达的微调
影响因子：
14.9
作者：
Lu, Zhenghui;Yang, Shihui;Zhang, Guimin
通讯作者：
Zhang, Guimin
影响因子：
46.9
作者：
Grünewald J;Zhou R;Lareau CA;Garcia SP;Iyer S;Miller BR;Langner LM;Hsu JY;Aryee MJ;Joung JK
通讯作者：
Joung JK
影响因子：
12.3
作者：
Li C;Zong Y;Wang Y;Jin S;Zhang D;Song Q;Zhang R;Gao C
通讯作者：
Gao C