解脂耶氏酵母中基于非同源末端连接（NHEJ）机制基因组建库技术的开发学术资讯

来源：中国科学杂志社

非同源末端连接（NHEJ）是解脂耶氏酵母DNA双链断裂的主要修复途径。与同源重组（HR）相比，NHEJ不仅不依赖于同源臂的设计与合成，而且能实现外源DNA片段随机整合到不同的染色体位点，因此在基因组文库构建中显示出显著的优势。

近日，天津大学曹英秀等在SCIENCE CHINA Life Sciences上发表文章：“Establishment of genomic library technology mediated by non-homologous end joining mechanism in Yarrowia lipolytica”。

该研究采用了三大策略提高解脂耶氏酵母基于NHEJ机制的微生物建库能力。首先，过表达解脂耶氏酵母非同源重组过程中的关键连接酶DL4及协同因子PAXX和XRCC4，使重组菌株的NHEJ整合效率提高了4.67倍；同时，将Ura营养标签的启动子截短到11bp，得到高压力筛选标签以提高外源基因的整合数量，使NHEJ整合效率提高了22.74倍。最后，采用三轮迭代转化策略，将NHEJ的整合效率在只经过一轮转化的基础上提升了1.87倍。综合上述三方面优化，该研究在解脂耶氏酵母中成功建立了基于NHEJ的微生物建库技术，实现了外源片段随机且分散地插入到基因组各染色体中，可以在96小时内获得大量多样性菌株。

该研究还将这项NHEJ建库技术应用于构建合成番茄红素高产菌株和高效插入重组酶识别位点。与依赖同源重组机制整合到rDNA 位点的菌株相比，利用NHEJ 建库技术得到的菌株，番茄红素产量提升了23.88 倍。同时，利用该技术实现了分别将重组酶识别位点loxP 及vox随机分散地整合到解脂耶氏酵母基因组上。loxP 位点的整合数量达到65，vox 位点的整合数量达到53。全基因组测序结果显示，除了在染色体E/F上存在超过5个的串联插入之外， loxP和vox位点均以分散的形式随机整合到解脂耶氏酵母基因组各条染色体上，为重组酶系统介导的基因组重排技术（SCRaMbLE）在解脂耶氏酵母中的应用创造了有利的条件。

这种高效便捷的基因组操作技术，为进一步研究解脂耶氏酵母基因的生物学功能及后续建库技术的开发提供了有效的技术平台。

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