分子剪刀改造微藻基因组 助推第三代生物燃料研发

法国大型生物技术公司Cellectis总裁安德烈·舒利卡先生(Andre Choulika)表示,从现在起到2013年1月公司将证明基因组改造能使用微藻来制造第三代生物燃料。目前Cellectis公司应主要证明其技术在藻类植物中的有效性。

Cellectis公司研发了能够干预脱氧核糖核酸(ADN)的分子剪刀,通过此分子剪刀,公司能够改变或更换疾病突变载体基因,并改变植物机体。该公司还负责实现分子剪刀的商业化。公司已经将该技术推广到生物生产、农业和医药行业的学术研究中。

基因组改造实验如果成功,从2013年1月起的未来四年内公司将在法国石油化工集团道达尔公司(Total)的协助下进行石油代用品的试验生产。该阶段的投资金额将达到数百万欧元。

根据双方签订的协议,Cellectis公司和道达尔公司将共同支付该项目所需的成本。目前,两家公司均没有透漏相关的财务信息。从2012年2月起十名研究人员就已经开始共同从事该项目的研究,此外,两家公司将分别持有相关技术和产品50%的份额。舒利卡先生表示,在最初几年内,该项目每年的开发成本将至少为数百万欧元。而在试点阶段,所需金额将达到数千万欧元。

基因组改造技术

普鲁兰酶基因克隆表达及枯草芽孢杆菌基因组的改造[1]

根据整合到基因组上的目的基因来源,分别构建了两种整合方式的载体,即单交换和双交换整合载体。对于枯草芽孢杆菌本身来源的巯基-二硫键氧化还原酶基因bdbC,bdbD,直接将其作为同源片断,由于bdbC,bdbD共用一个启动子,在基因组上以操纵子的形式存在,因此构建的单交换载体命名为pACC-BdbDC。对于大肠杆菌来源的巯基-二硫键氧化还原酶基因ds.C,dsbD,dsbE,dsbG,则需要在枯草芽孢杆菌基因组上选择整合位点,在其整合位点附近各选取500bp基因作为同源片断,克隆到pBSK-p1p4-Cm上,构建了基因敲除载体。再将dsbC,dsbD,dsbE,dsbG插入到该载体的两个同源片断之间,分别构建了双交换载体pDGC和pDsbE。将以上构建好的单交换和双交换载体分别转化枯草芽孢杆菌B.su.168,结果巯基-二硫键氧化还原酶基因整合到枯草芽孢杆菌基因组上,成功改造了枯草芽孢杆菌遗传背景。

戊型肝炎病毒SAAS-JDY5株基因组全长cDNA的构建及其改造[2]

传统的以限制性内切酶和连接酶为基础的DNA重组技术曾经革命性地推动了分子生物学和遗传工程的发展,至今仍然发挥着重要作用。但是实验室原有的片段太多,找酶切位点比较困难。用overlap pcr连成4个长片段后就相对容易一些,利用4626位置上的KpnⅠ和载体上的XbaⅠ这两个酶切位点将中间两段连接,从而形成3个大片段(1~2474,2094~6645,5186~7232)。In-fusion法的原理跟基因同源重组类似,利用DNA片段的同源关系将目的片段定向地插入载体中。这个方法只需一个单一的酶切位点将载体线性化即可,不需要两个单一的酶切位点,条件没有前面苛刻,所以结合这个方法用于最后两步连接。先利用载体上的XbaⅠ酶切位点将前两段连接(1~5318),然后利用5245位置上的FseⅠ酶切位点将最后两段连成HEV的全长cDNA。In-fusion法需要重新设计引物,使目的基因的两端带有载体两端的同源序列。虽然也涉及到PCR过程,但是以质粒为模板,难度相对overlap PCR要小,可以扩增3kb左右大小的片段用于连接。

为了保证这个HEV的全长cDNA克隆具有感染性,又对它进行了修正。在测序之后发现5’端有94个碱基与原序列比对不上,另外在2467的位置多出了5个碱基,我们需要将这一段替换掉。为了保证序列的准确性,重新从病料中提取SAAS-JDY5株的RNA,进行反转录(RT-PCR)。设计套式特异性引物,并在5’端引入T7 RNA聚合酶启动子,进行巢式PCR(Nest-PCR)扩增出目的片段,用新的正确的片段替换掉原来错误的片段,获得正确的SAAS-JDY5株HEV的全长cDNA克隆。