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Method Article
We herein report methods on the molecular genetic manipulation of the Yarrowia lipolytica Po1g strain for improved gene deletion efficiency. The resulting engineered Y. lipolytica strains have potential applications in biofuel and biochemical production.
Yarrowia의 lipolytica는 비 병원성 동종 이형 엄격 호기성 효모 종입니다. 독특한 생리 기능과 신진 대사 특성으로 인해,이 틀에 얽매이지 않는 효모뿐만 아니라 곰팡이 차별화의 기본 성격의 연구를위한 좋은 모델뿐만 아니라 생화학 적 생산과 광범위한 유전자 조작을 필요로 다양한 생명 공학 응용을위한 유망한 미생물 플랫폼입니다. Y.의 그러나, 유전자 조작 lipolytica 인해 주로 KU70 유전자에 기인 할 수있는, 효율적이고 안정적으로 유전자 형질 전환 시스템의 부족뿐만 아니라 비 - 상 동성 재조합의 매우 높은 속도로 제한되었다. 여기, 우리는 효율적인 유전자 변환에와 Y 유전자 삭제 쉽고 빠른 프로토콜을보고 lipolytica PO1G. Y.로 외래 DNA의 효율적인 변환을위한 우선, 프로토콜 lipolytica PO1G가 설립되었다. 세코ND, 표적 유전자의 추가적인 삭제 향상된 이중 교차 상동 재조합 율을 달성하기 위해 유전자는 KU70 1킬로바이트 동성 암 반송 파쇄 카세트 바뀌는 삭제 하였다. 셋째, KU70 유전자의 삭제 후 향상된 유전자 결실 효율을 입증하기 위해, 우리는 개별적 KU70 녹아웃 플랫폼 균주에서 동일한 절차를 사용하여 알코올 탈수소 효소, 알코올 산화 효소를 코딩하는 11 표적 유전자를 삭제. 이것은 정확한 상동 재조합 속도가 삭제 0.5 % 미만에서 실질적으로 증가하는 것이 관찰 PO1G KU70 Δ 11에서 표적 유전자의 단일 유전자 결실에 대한 33 % -71 %의 PO1G에서 KU70 유전자. 하이 그로 마이신 B 내성 마커와 Cre 호텔 /에 loxP 시스템을 운반하는 복제 성 플라스미드를 구축하고, 효모 녹아웃 균주의 선별 마커 유전자는 결국 타지 여러 발사를 용이 Cre 호텔 재조합 효소의 발현에 의해 제거테드 유전자 조작. 그 결과 단일 유전자 삭제 돌연변이 생물 연료 및 생화학 생산에 응용 가능성이 있습니다.
사카로 마이 세스 세레 비지에, Yarrowia의 lipolytica, 비 전통적인 효모와는 달리, 환경 조건의 1, 2의 변화에 대응하여 효모 또는 균사의 형태로 증가 할 수 있습니다. 따라서,이 동종 이형 누룩 곰팡이 분화, 형태 형성 및 분류 3,4,5- 연구를위한 좋은 모델로서 사용될 수있다. 이것은 일반적으로 널리 유기산, 폴리 알콜, 아로마 화합물, 유화제 및 계면 활성제로 -6,7,8,9- 식품 첨가물의 종류를 생성하기 위해 사용되는 안전한 (GRAS) 효모 종으로 간주된다. 이는 최대 10 세포 건조 중량의 70 %를하기 위해, 의무적의 aerobe 자연스럽게 다량으로 지질을 축적 할 수있는 공지의 유성 효모, 즉이다. 또한 영양소 11,12,13 같은 폐 자원 잔기의 종류를 포함한 성장 탄소원의 넓은 스펙트럼을 이용할 수있다. 이러한 독특한 기능은 모두 Y.을 매우 매력적인 lipolytica다양한 생명 공학 응용 프로그램.
Y.의 전체 게놈 서열 비록 lipolytica가 14, 15을 게시되었습니다,이 틀에 얽매이지 않는 효모의 유전자 조작은 다른 효모 종보다 더 복잡합니다. 첫째, 효모 종의 변화로 인해 안정하고 효율적인 유전자 변환 시스템 (16, 17)의 부재에 훨씬 덜 효율적이다. 에피 솜 본연 플라스미드 시스템이 효모 (18)에서 발견되지 않은 둘째, 선형 발현 카세트의 게놈 통합 힘든 공통 관심 유전자의 발현에 사용된다. 이 효모에 정확한 상동 재조합을 통해 효율성을 대상으로 유전자가 낮은 대부분의 통합 이벤트가 비상 동 말단 연결 (NHEJ) (19)를 통해 발생하기 때문에 유전자 노크 아웃 및 노크 인의 셋째, 세대가 제한됩니다.
본 연구에서는 Y.에 최적화 된 변환 프로토콜 신고 lipolytica , 쉽고 빠르게, 효율적이고 재현 PO1G 변형,. 정확한 동성 재조합 빈도를 향상시키기 위해, 우리는 NHEJ 경로에서 중요한 효소를 코딩하는 유전자를 KU70 삭제. 최적화 된 변환 프로토콜을 사용하고, 1킬로바이트의 Y. KU70의 유전자를 상동 영역을 포함하는 선형 측면 녹아웃 카세트를 변환하여 lipolytica PO1G가 성공적으로 삭제되었습니다. 이 유전자 삭제 방법의 견고성은 다음 PO1G KU70 Δ 변형 알코올 탈수소 효소와 알코올 산화 효소 유전자를 대상으로 입증되었다. 그것은 KU70 결실 균주는 야생형 균주 PO1G보다도 타겟팅 동성 재조합을 매개 유전자의 상당히 높은 효율을 발휘하는 것이 확인되었다. 또한, 하이 그로 마이신 B 내성의 마커를 운반하는 복제 성 Cre 호텔 발현 플라스미드는 마커 복구를 수행하도록 구성 하였다. 마커 구조는 일에 대상 유전자의 여러 라운드를 용이하게전자는 유전자 결실 돌연변이를 획득했습니다. 유전자 삭제 게다가, 여기에 설명 된 유전자 변형 및 유전자 삭제를위한 우리의 프로토콜은 특정 유전자좌에 유전자를 삽입하고, Y.로 사이트 별 돌연변이를 소개하고 적용 할 수 있습니다 lipolytica 게놈.
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Y.의 1 세대 lipolytica KU70 삭제 스트레인
2. 마커 구조
알코올 탈수소 효소와 알코올 산화 효소 유전자의 3. 삭제
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선형화 된 Y. lipolytica 발현 벡터 Y.의 게놈에 PBR 도킹 플랫폼에 삽입 하나의 크로스 오버 재조합 (27)를 수행하여 lipolytica PO1G 변형. 본 연구에서 확립 급속 화학 변환 절차, Y. 선형화를 사용하여 lipolytica 발현 벡터 성공적> 100 CFU / μg의 DNA의 변환 효율 야생형 PO1G 균주에 형질 전환 하였다. 1킬로바이트 상동 서열에 의해 형벌 녹아?...
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이 연구에 대한 우리의 목적은 Y.에서 대상 유전자 녹아웃의 신속하고 효율적인 생성을 활성화하는 것입니다 이를 위해 lipolytica PO1G 균주. 몇몇 고려 해결 될 필요가있다. 먼저, 높은 변환 효율이 요구된다. Y.에 대한 따라서, 효율적이고 편리한 화학 변환 프로토콜 lipolytica PO1G 균주는 본 연구에서 설명했다. PEG-4000의 사용은이 균주의 성공적인 전환을위한 중요한 ?...
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The authors have nothing to disclose.
우리는 기꺼이 싱가포르 (ETRP 1201102) 국립 환경 기관에서 자금 지원을 인정, 싱가포르 국립 연구 재단 (NRF-CRP5-2009-03), 싱가포르의 과학, 기술 및 연구를위한 기관의 경쟁력 연구 프로그램 ( 1,324,004,108), 글로벌 R & D 프로젝트 프로그램, 지식 경제부, 한국 (N0000677), 국방 위협 감소기구 (DTRA, HDTRA1-13-1-0037) 및 합성 생물학 싱가포르 국립 대학의 이니셔티브 ( DPRT / 943 / 09 / (14)).
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagent/Material | |||
Oligonucleotide primers | Integrated DNA Technologies | 25 nmole DNA oligos | |
Y. lipolytica strain Po1g | Yeastern Biotech | leucine auxotrophic derivative of the wild-type strain W29 (ATCC 20460) | |
Vector pYLEX1 | Yeastern Biotech | FYY203-5MG | Y. lipolytica expression vector |
E. coli TOP10 | Invitrogen | For cloning and propagation of plasmids | |
pGEM-T vector | Promega | A3600 | TA cloning vector |
QIAprep Spin Miniprep Kit | Qiagen | 27106 | For plasmid isolation |
Wizard SV Gel and PCR Clean-Up System | Promega | A9282 | Extract DNA fragments from agarose gels and purify PCR products from an amplification reaction |
The iProof high-fidelity DNA polymerase | Bio-Rad | 172-5302 | High-fidelity DNA polymerase |
BamHI | New England Biolabs | R0136S | Restriction enzyme |
BglII | New England Biolabs | R0144L | Restriction enzyme |
KpnI | New England Biolabs | R0142S | Restriction enzyme |
NdeI | New England Biolabs | R0111S | Restriction enzyme |
NotI | New England Biolabs | R0189L | Restriction enzyme |
PmlI | New England Biolabs | R0532S | Restriction enzyme |
PstI | New England Biolabs | R0140S | Restriction enzyme |
SacII | New England Biolabs | R0157S | Restriction enzyme |
SalI | New England Biolabs | R0138S | Restriction enzyme |
XhoI | New England Biolabs | R0146L | Restriction enzyme |
T4 DNA ligase | New England Biolabs | M0202L | |
Taq DNA polymerase | Bio-Rad | M0267L | |
Ampicillin | Gibco-Life Technologies | 11593-027 | Antibiotics |
Hygromycin B | PAA | P21-014 | Antibiotics |
GeneRuler 1 kb DNA ladder | Thermo Scientific | SM0312 | 1 kb DNA ladder |
PEG4000 | Sigma | 95904-F | |
Tris | Promega | H5135 | |
EDTA | Bio-Rad | 161-0729 | |
Salmon Sperm DNA | Invitrogen | 15-632-011 | |
Lithium Acetate | Sigma | ||
Acetic acid | Sigma | ||
Glass beads (425-600 µm) | Sigma | G8772 | |
RNAse A | Thermo Scientific | EN0531 | |
DNA Loading Dye | Thermo Scientific | R0611 | |
Bacto Yeast Extract | BD | 212750 | |
Bacto Peptone | BD | 211677 | |
D-Glucose | 1st Base | BIO-1101 | |
YNB without amino acids | Sigma | Y0626 | |
DO Supplement-Leu | Clontech | 630414 | |
Glycerol | Sigma | G5516 | |
Difco LB Broth | BD | 244620 | |
Difco LB Agar | BD | 244520 | |
Bacto Agar | BD | 214010 | |
Equipment | |||
PCR machine | Biorad | T100 Thermal Cycler | |
Water bath | Memmert | WNB 14 | |
Stationary/Shaking Incubator | Yihder | LM-570RD | |
Thermo-shaker | Allsheng | MS-100 | |
Micro centrifuge | Eppendorf | 5424R | |
Centrifuge | Eppendorf | 5810R | |
Spectrophotometer | Eppendorf | BioPhotometer plus | |
Gel imager | GE | Amersham Imager 600 |
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