In vivo continuous evolution of genes and pathways in yeast.
In vivo continuous evolution of genes and pathways in yeast.
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DOI：
10.1038/ncomms13051
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发表时间：
2016-10-17
影响因子：
16.6
通讯作者：
Alper, Hal S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Crook, Nathan;Abatemarco, Joseph;Sun, Jie;Wagner, James M.;Schmitz, Alexander;Alper, Hal S.
定向进化仍然是改善生物系统性能的一种强大的、高度泛化的方法。然而，在真核生物中的实现要么依赖于体外多样性产生，要么依赖于有限的突变能力。在这里，我们综合优化了反转录转座子Ty1，使突变文库的体内生成能够达到1.6x107 L−1每轮，这是酵母体内突变生成方法中最高的。我们使用体内生成的文库来进化单酶、全球转录调节因子和多基因途径，从而证明了这一方法。当与生长选择相结合时，这种方法使基因和途径的体内持续进化(ICE)成为可能。通过面对面的比较，我们发现ICE库产生更高性能的变体比容易出错的PCR派生库更快。最后，我们证明了ICE可以转移到不同的酵母，包括乳酸克鲁维酵母和替代的酿酒酵母菌株。总而言之，这项工作为一系列目标货物的快速真核定向进化建立了一个通用平台。定向进化是一种强大的技术，可以通过反复的突变和选择来产生改进的生物系统。在这里，作者设计了酵母反转录转座子Ty1，以便能够在体内创建大型突变文库，并使用该系统来产生单酶和多基因途径的改进变体。
Directed evolution remains a powerful, highly generalizable approach for improving the performance of biological systems. However, implementations in eukaryotes rely either on in vitro diversity generation or limited mutational capacities. Here we synthetically optimize the retrotransposon Ty1 to enable in vivo generation of mutant libraries up to 1.6 × 107 l−1 per round, which is the highest of any in vivo mutational generation approach in yeast. We demonstrate this approach by using in vivo-generated libraries to evolve single enzymes, global transcriptional regulators and multi-gene pathways. When coupled to growth selection, this approach enables in vivo continuous evolution (ICE) of genes and pathways. Through a head-to-head comparison, we find that ICE libraries yield higher-performing variants faster than error-prone PCR-derived libraries. Finally, we demonstrate transferability of ICE to divergent yeasts, including Kluyveromyces lactis and alternative S. cerevisiae strains. Collectively, this work establishes a generic platform for rapid eukaryotic-directed evolution across an array of target cargo. Directed evolution is a powerful technique for generating improved biological systems through repeated rounds of mutagenesis and selection. Here the authors engineer the yeast retrotransposon Ty1 to enable the creation of large mutant libraries in vivo and use this system to generate improved variants of single enzymes and multigene pathways.
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影响因子：
5.6
作者：
Chen, ZL;Zhao, HM
通讯作者：
Zhao, HM
影响因子：
48
作者：
Gibson, Daniel G.;Young, Lei;Smith, Hamilton O.
通讯作者：
Smith, Hamilton O.
DOI：
10.1073/pnas.88.3.936
发表时间：
1991-02-01
影响因子：
11.1
作者：
CURCIO, MJ;GARFINKEL, DJ
通讯作者：
GARFINKEL, DJ
用于多巴胺和血清素的高选择性 p450 磁共振成像传感器的结构引导定向进化。
影响因子：
5.6
作者：
Brustad, Eric M.;Lelyveld, Victor S.;Snow, Christopher D.;Crook, Nathan;Jung, Sang Taek;Martinez, Francisco M.;Scholl, Timothy J.;Jasanoff, Alan;Arnold, Frances H.
通讯作者：
Arnold, Frances H.
影响因子：
16.6
作者：
Dickinson, Bryan C.;Packer, Michael S.;Badran, Ahmed H.;Liu, David R.
通讯作者：
Liu, David R.