Using the Cre-lox system to randomize target gene expression states and generate diverse phenotypes.
Using the Cre-lox system to randomize target gene expression states and generate diverse phenotypes.
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DOI：
10.1002/bit.24952
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发表时间：
2013-10
影响因子：
3.8
通讯作者：
Maheshri, Narendra
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Niesner, Bradley;Maheshri, Narendra
修饰多个基因的表达能够更深入地理解它们的功能和复杂的多基因细胞表型的工程。然而，多个基因的缺失或过表达可能是费力的，并且涉及多个连续的遗传修饰。在这里，我们描述了一种策略，随机化的多个基因的表达状态在S。使用Cre-loxP重组的酿酒酵母。通过在感兴趣的基因前插入侧翼为反向loxP位点的启动子，我们可以随机地将其关闭或打开，或在4种不同的表达状态之间进行切换。我们发现至少有6个基因可以独立随机化，并认为使用正交loxP位点应该增加这个数字至少15。最后，我们展示了如何将这种策略与交配相结合，可以很容易地引入本机调节作为一个额外的表达状态，并使用它来探测4种不同的酶参与碱基切除修复耐受暴露于甲基甲烷磺酸盐（MMS），遗传毒性DNA烷化剂的作用。这里开发的载体组可用于随机表达异源基因和内源基因，并可立即证明可用于酵母中的代谢工程。由于Cre-loxP重组在许多生物体中起作用，因此该策略应易于扩展。
Modifying the expression of multiple genes enables both deeper understanding of their function and the engineering of complex multigenic cellular phenotypes. However, deletion or overexpression of multiple genes can be laborious and involves multiple sequential genetic modifications. Here we describe a strategy to randomize the expression state of multiple genes in S. cerevisiae using Cre-loxP recombination. By inserting promoters flanked by inverted loxP sites in front of a gene of interest we can randomly turn it OFF or ON, or between 4 distinct expression states. We show at least 6 genes can be randomized independently and argue that using orthogonal loxP sites should increase this number to at least 15. Finally, we show how combining this strategy with mating allows easy introduction of native regulation as an additional expression state and use this to probe the role of 4 different enzymes involved in base excision repair in tolerate exposure to methyl methane sulfonate (MMS), a genotoxic DNA alkylating agent. The set of vectors developed here can be used to randomize the expression of both heterologous genes and endogenous genes, and could immediately prove useful for metabolic engineering in yeast. Because Cre-loxP recombination works in many organisms, this strategy should be readily extendable.
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