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放线菌分子遗传学和合成微生物学研究组

研究组长:覃重军,研究员、中科院百人计划、国家杰出青年基金获得者、重点实验室主任

主要研究方向及内容:
课题组多年来从事放线菌分子遗传学研究,尤其是链霉菌线型质粒和环型质粒的生物学功能研究(如复制、转移和进化等),积累了大量的链霉菌质粒资源。在此基础上,研究兴趣拓展到链霉菌遗传操作工具的挖掘和基因组改造工程,并与大型制药企业合作利用基因组工程技术构建与改良了多拉菌素等工业生产菌株,初步形成了放线菌“基础—技术—产业,上下求索”的研究特色。自2011年以来开展了重构最小微生物基因组的合成生物学前沿探索研究,在“自上而下”删减和“自下而上”重构简约大肠杆菌基因组方面做了大量的探索。发展了新的大肠杆菌基因组大片段删减方法——构建“大小染色体”,建立了Cas9介导的多个大片段环型DNA体内拼接新方法,发展了以弧菌ChrII为基本骨架的克隆巨大DNA片段的载体。测试了大肠杆菌基因组MG1655上可以删除的小片段和大片段,获得了基因组减小到2.87 Mb的大肠杆菌。以天然顺序和人工成簇化排列两种方式重构了大肠杆菌449个生存必需基因。完成了大肠杆菌染色体全部复制基因、脂肪酸合成途径基因、糖酵解途径基因等的人工成簇化、定量化、模块化和功能测试。此外还开展了重构酿酒酵母基因组的工作。

研究队伍:
工作人员:钟莉(副研究员)、薛小莉(副研究员)、夏海洋(副研究员)、王韬(助理研究员)、姜鹏(助理研究员)
博士后:周见庭
研究生:邵洋洋、周敏、吴荣海、何亭、马小舒、乔冠军、鲁宁

年度研究进展:

合成生物学底盘细胞的构建

1、在酿酒酵母中建立拼接1 Mb大片段DNA的新方法
参照前人的方法,在酿酒酵母中进行同源重组拼接,我们多次实验不能获得超过300 kb DNA。我们建立了利用CRISPR/Cas9高效切割和酿酒酵母体内同源重组系统,高效拼接多个大片段DNA的新方法。利用该方法,我们已将全部的大肠杆菌的生存必需基因和生长重要的基因总长度1.06 Mb拼接在一个质粒上,论文发表在Nucleic Acids Research. 44(14):e124。


图1 Cas9介导在酵母菌中拼接1 Mb大片段DNA

年度代表性论文:

  1. Jianting Zhou, Ronghai Wu, Xiaoli Xue and Zhongjun Qin*. (2016) CasHRA (Cas9-facilitated Homologous Recombination Assembly) method of constructing megabase-sized DNA. Nucleic Acids Research. 44(14):e124.
  2. Chen J, Xia HY*, Dang FJ, Xu QY, Li WJ, Qin ZJ* (2015) Characterization of the chromosomal integration of Saccharopolyspora plasmid pCM32 and its application to improve production of spinosyn in Saccharopolysporaspinosa. ApplMicrobiol Biotech. 99:10141–10149.
  3. Xue XL*, Wang T, Jiang P, Shao YY, Zhou M, Zhong L, Wu RH, Zhou JT, Xia HY, Zhao GP, Qin ZJ* (2015) MEGA (Multiple Essential Genes Assembling) deletion and replacement method for genome reduction in Escherichia coli. ACS Syn Biol. 4:700–706.
 
 
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