CasPER一种多样化酶的新方法

发表在代谢工程期刊上的一项新研究描述了一种基于CRISPR / Cas9的方法，该方法可以灵活地设计必需和非必需酶而无需额外的工程。这有多种应用，包括开发生物基药品，食品添加剂，燃料和化妆品。

“当生产菌株时，这将使生物合成途径中的某些限制性酶更容易设计并提高效率，特异性或多样性。人们将能够发现该途径中最佳的权衡酶变体并增加有价值的产量化合物，“DTU生物可持续性Novo Nordisk基金会研究员Tadas Jakociunas说。

新开发的方法称为CasPER，并且基于现有技术，例如CRISPR / Cas9，近年来已用于酵母的基因组工程和重新编程。然而，这种新工具使科学家能够通过整合更长的多样化片段来设计酶或其活性结构域，从而提供了靶向特定区域中每个核苷酸的机会。在酵母中，CasPER能够以几乎100%的效率整合诱变的DNA片段，即使是以多重方式。

发现酶变体

对新方法的深入表征得出结论，已经存在的CRISPR / Cas9方法之间的主要区别在于CasPER允许非常有效的整合和以多重方式携带具有各种突变的大DNA片段以产生具有数十万种酶变体的细胞库。 。

虽然其他CRISPR方法主要依赖于较短序列的整合以使DNA多样化并需要多轮工程，但CasPER显着拓宽了工程DNA片段的长度。此外，它不需要任何额外的步骤，使酶更多和更有效地使酶多样化以产生更高产量的所需化学品。

筛选平台

例如，在引入CRISPR / Cas9之前，在酵母中设计必需酶是一个相当缓慢的过程。如今，将酶设计为更高效和特异性是可行的，允许它们将更多底物转化为产物。

“建造用于生产有价值化合物的细胞工厂仍然是非常昂贵和耗时的，因此将所有这些资金和时间投入工程需要得到回报。您需要生产一定数量的产品以使其具有商业相关性，并且像CasPER这样的工具肯定会有助于加速和升级这个过程，“Jakociunas说。

作为这项研究的概念验证，科学家们针对甲羟戊酸途径中的几种必需酶。这种生物合成途径负责甾醇的产生，并且在大多数生物体中是必需的。从对人类的研究来看，它最为人所知的是他汀类药物的目标，他汀类药物是一类降胆固醇药物。这些药物基于抑制该途径中的一些步骤。在一些细菌和真核生物中，该途径负责产生最大类的化合物类异戊二烯。为了证明CasPER的适用性和效率，科学家们在甲羟戊酸途径中靶向了两种必需的酶，并且能够选择细胞工厂，其类胡萝卜素的产量增加了11倍。

工业和学术界的巨大潜力

未来，CasPER可广泛用于学术界和工业界。虽然该方法的主要应用是加速和降低工程和优化细胞工厂的成本，但该方法也可以应用于需要DNA多样化的任何实验。

“你可以研究蛋白质功能，开发蛋白质结构预测工具，研究蛋白质与DNA，底物和其他分子的相互作用，使调控元件多样化，如启动子，终止子和增强子，”Tadas Jakociunas说。

该方法在酵母中得到验证，但也可用于其他具有有效同源重组机制的生物体。