PNAS:噬菌体对微生物群落中特定细菌的碱基编辑

来源：生物世界2022-11-11 15336042

这项研究表明，可以对微生物群落系统中的特定细菌进行基因编辑，而不会影响其他微生物。这项研究可以进一步发展并应用于任何复杂的微生物群落，有望转化为更好的植物健康和更好的胃肠道健康环境。

最近，来自北卡罗来纳州立大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》 (PNAS)上发表了一篇研究论文，题为：基于CRISPR的原位细菌碱基编辑阶段工程。

论文作者、北卡罗来纳州立大学的鲁道夫巴兰古(Rodolphe Barrangou)教授表示，这项研究表明，微生物群落系统中的特定细菌可以进行基因编辑，而不会影响其他微生物。这项研究可以进一步发展并应用于任何复杂的微生物群落，有望转化为更好的植物健康和更好的胃肠道健康环境。

首先，研究团队通过工程设计，研究T7噬菌体和噬菌体能否将CRISPR系统输送到大肠杆菌中。

像噬菌体这样的噬菌体可以把自己的遗传物质整合到宿主细菌的遗传物质中，与宿主细菌进行协同复制。这种不会因噬菌体感染而引起细菌裂解的现象称为溶源性。

这项研究表明，两种工程噬菌体，T7噬菌体和噬菌体，可以将有效载荷运送到大肠杆菌宿主，这些宿主表达细菌荧光基因并操纵细菌耐药性。

研究团队表示，病毒非常擅长基因传递，而这项研究使用噬菌体将CRISPR系统传递给细菌，这相当具有讽刺意味，因为CRISPR原本是细菌用来对抗噬菌体的防御系统。反过来，这项研究使用噬菌体递送CRISPR来编辑细菌，病毒此时充当了注射器的角色。

研究小组利用噬菌体将胞嘧啶碱基编辑器(CBE)松动到大肠杆菌中，以高灵敏度和高准确度改变大肠杆菌DNA中的单个碱基。

论文第一作者马修内瑟(Matthew Nethery)博士表示，这项研究使用碱基编辑器作为大肠杆菌基因的可编程开关。有了这样的系统，就可以对基因组进行高度精确的单碱基编辑，而不需要CRISPR-Cas系统去断裂双链DNA，从而导致潜在的风险。

在EcoFab的合成生态系统中，研究小组添加了三种不同类型的细菌，以研究这些工程噬菌体是否能在生态系统中特异性定位大肠杆菌。结果表明，该工程噬菌体能有效地附着于大肠杆菌，并能对其基因组进行编辑。

研究小组利用工程噬菌体编辑CRISPR-Cas基因，在试管和目标细菌存在的微生物群落中进行原位递送。利用人工土壤构建了包含一系列细菌的微生物群落模型。了解土壤根际相互作用对确保食物资源的可持续性非常重要。该研究为利用土壤微生物群落控制植物伴生细菌的组成和功能奠定了基础。这些发现可以帮助设计生态系统，以促进植物的生长和健康，这对可持续农业至关重要。

研究小组表示，在未来的实验中，将使用其他土壤相关细菌来测试这种噬菌体CRISPR技术。

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