应用基于CRISPR-Cas9的转录激活技术激活放线菌中的沉默基因簇

Actinomycetes may produce novel bioactive compounds from a huge amount of silent natural product biosynthetic gene clusters. High-throughput activation of these gene clusters require direct transcriptional activation at multiple endogenous loci. In this project, we will combine the versatility of CRISPR-Cas9 technology and a plethora of transcriptional regulatory domains in actinomycetes to develop a transcriptional activation method. We will try to activate several silent gene clusters using this method. The technology we want to develop has the potential to accelerate the exploration of the untapped natural product resource in actinomycetes.

放线菌中蕴含的沉默的天然产物生物合成基因簇数量巨大，有可能从中挖掘出新颖的有生物活性的化合物。高通量激活沉默基因簇需要一种方法能够对多个内源位点直接进行转录激活。本研究将结合CRISPR-Cas9技术的灵活性与放线菌中转录调控结构域的丰富性，开发一种转录激活的新方法，并尝试激活若干沉默基因簇。该技术有可能加速放线菌中天然产物开发的进程。

放线菌中蕴含数量巨大的天然产物生物合成基因簇，有可能从中挖掘出新颖生物活性的化合物，但多数天然产物合成基因簇处于沉默状态。为加速放线菌中天然产物开发，提高沉默基因表达水平，本项目探索了两种基于CRISPR技术的沉默基因簇激活策略：一是挖掘了链霉菌转录调控资源，结合CRISPR技术的DNA靶向能力，利用转录激活结构域直接进行转录激活；二是利用CRISPR技术对DNA序列进行编辑，在细胞内直接捕获目标基因簇到克隆载体上，方便下游基因工程技术进行激活。第一种方法建立了激活报告平台对各类转录激活域进行筛选。第二种方法已经成功克隆到基因簇，有希望优化后得到应用。