摘要:微藻可以分别利用大气中的二氧化碳和阳光作为碳源和能量来源,产生工业相关的代谢物。开发用于高通量基因组工程的分子工具可以加速产生具有改良性状的定制菌株。为此,我们开发了一种基于 Cas12a 核糖核蛋白 (RNP) 和同源定向修复 (HDR) 的基因组编辑策略,以产生微藻 Nannochloropsis oceanica 的无疤痕和无标记突变体。我们还开发了一种基于附加质粒的 Cas12a 系统,用于在目标位点有效地引入插入/缺失。此外,我们利用 Cas12a 处理相关 CRISPR 阵列的能力来执行多路复用基因组工程。我们在一次转化中有效地靶向宿主基因组中的三个位点,从而朝着微藻的高通量基因组工程迈出了重要一步。此外,还开发了一种基于 Cas9 和 Cas12a 的 CRISPR 干扰 (CRISPRi) 工具,用于有效下调目标基因。我们观察到在 N. oceanica 中用 dCas9 执行 CRISPRi 后,转录水平降低了 85%。总体而言,这些发展大大加速了 N. oceanica 的基因组工程工作,并可能为改良其他微藻菌株提供通用工具箱。关键词:Nannochloropsis、微藻、基因组编辑、CRISPR-Cas、基因沉默、核糖核蛋白、Cas9、Cas12a ■ 介绍
1 食品科学研究所 (CIAL, CSIC-UAM),Nicolás Cabrera 9, 28049 马德里,西班牙; samuel.paterson@csic.es (SP); martamaj11@gmail.com(毫米); mafl@if.csic.es (M. Á .dlF) 2 微生物和血管生物学实验室,圣卡洛斯临床医院-圣卡洛斯健康研究所(IdISSC),教授。 Martín Largos,s/n,28040马德里,西班牙; mgomezgarre@salud.madrid.org(总干事); a.ortega.hernandez@hotmail.com(AO-H.); silsangon@outlook.es (SS-G.) 3 心血管疾病生物医学研究网络中心(CIBERCV),Monforte de Lemos 3-5,28029 马德里,西班牙 4 马德里康普顿斯大学(UCM)医学院生理学系,Plaza Ramírez Cajal s/n,28040 马德里,西班牙 * 通讯地址:pgcortes@csic.es -C.); b.hernandez@csic.es (BH-L.)
图 2 用于对光合微生物进行遗传工程改造的常见遗传转化技术示意图。 (A) 对于绿藻 (衣藻) 和真气藻 (微绿球藻):电穿孔和基因枪轰击可用于衣藻和微绿球藻的叶绿体靶向转化,而电穿孔或用玻璃珠涡旋可用于修饰衣藻的核基因组。细菌接合或农杆菌介导的转移也可用于将 DNA 引入这些细胞。 (B) 对于蓝藻:自然转化或接合可用于转移 DNA 以整合到染色体中或作为复制质粒。质粒也可以通过电穿孔转移。 (C) 对于硅藻:电穿孔和细菌接合是可用于将 DNA 引入硅藻的技术的例子。也可以使用农杆菌介导的转移或基因枪轰击
该实验的材料和方法,使用铜和锌,盐水和每种类型的藻类制成16个生物电伏电池(BPV)。测量铜线并变成相等的弹簧尺寸以增加电导率。两种金属在被放入盐水之前是砂纸。还测量了实验等量的水和盐。每种类型的Al Gae都使用了八个罐子:螺旋藻和Nannochloropsis。将每种藻类的四分之一杯放入每个罐子中。四根罐子周围有红色的塑料,另外四个有黄色,另外四个带有蓝色。其余的是每种类型藻类的对照BPV。每种颜色中的两种包含Nannochloropsis或螺旋藻藻类。还有另外两个电池充当没有藻类的对照组。持续两天,一个pH传感器,一个电流表和伏特级
啤酒产量产生大量废水,这是处理废物处理废物的常规线性“收集饮法”方式是昂贵且不可持续的。Algaebrew将使用微藻生物技术将这些废物转化为有用的产品,从而为啤酒厂创造新的收入来源,减少其环境影响并促进循环生物经济学。通过恢复废物养分,微藻可以帮助啤酒厂处理其废物,同时生产可持续的eicosapentaenoic脂肪酸(EPA),这对于免疫系统至关重要,并且广泛用于人类和动物的饮食补充剂中。这将是啤酒厂和EPA生产商的双赢解决方案。根据Algaebrew资助的国际合作将解决与微藻Nannochloropsis有关啤酒厂废物,EPA提取,饲料配方和社会经济分析的技术挑战。爱尔兰以外的合作伙伴:7所大学,一名啤酒和动物饲料生产商(lambers seghers)。国家:比利时,意大利,罗马尼亚,摩洛哥,土耳其和英国。总资金€1,713,000。
CRISPR/Cas 能够对包括模型硅藻 Thalassiosira pseudonana 在内的许多不同植物和藻类进行靶向基因组编辑。然而,迄今为止,仅报道了通过同源重组 (HR) 实现的有效基因靶向适用于单倍体生命周期阶段的光合生物。在这里,使用 Golden Gate 克隆组装的 CRISPR/Cas 构建体能够在二倍体光合生物中实现高效的 HR。使用序列特异性 CRISPR/Cas 并与 dsDNA 供体基质配对,在 T. pseudonana 中诱导同源重组,从而用抗性盒 (FCP: NAT) 替换 silacidin、硝酸还原酶和脲酶基因。通过嵌套 PCR 筛选出高达约 85% 的 NAT 抗性 T. pseudonana 菌落对 HR 呈阳性。使用反向 PCR 方法确认了 FCP: NAT 在每个位点的精确整合。硝酸还原酶和尿素酶基因的敲除分别影响了硝酸盐和尿素的生长,而 T. pseudonana 中 silacidin 基因的敲除导致细胞尺寸显著增加,证实了该基因在中心硅藻中调节细胞尺寸的作用。HR 的高效基因靶向使 T. pseudonana 像 Nannochloropsis 和 Physcomitrella 一样易于遗传处理,从而迅速推进了功能性硅藻生物学、生物纳米技术和生物技术应用,这些应用旨在利用硅藻的代谢潜力。
Photosynthex Corporation 提出了一个为期三年的项目,以展示、量化和优化微藻的培养,用于可持续航空燃料 (SAF)、生物塑料和 omega-3 脂肪酸。该项目将以 PI 在德克萨斯州帝国市 12 年以上的大规模藻类养殖经验为基础。该地点因其咸水地下水、有利的气候和现有的基础设施而具有优势。项目的主要目标包括优化藻类培养和收获方法,以最大限度地提高生物质产量并最大限度地降低成本。这涉及开发一种耐盐的 Nannochloropsis oceanica 菌株以提高水循环效率,并探索替代的二氧化碳输送方法,包括与未来潜在的直接空气捕获技术相关的方法。此外,该项目旨在评估和改进作物保护策略,例如使用臭氧,并通过精确监测和补充氮、磷和铁来优化养分利用。将研究现场生物质加工方法,例如喷雾干燥,以降低运输成本。实施精准农业技术,包括无人机和遥感技术,将提高大规模种植效率。最后,将进行技术经济分析 (TEA) 和生命周期评估 (LCA),以评估该项目的可行性和环境影响。该项目利用多个商业合作伙伴的专业知识,他们将把该项目生产的所有生物质转化为商业产品。该计划旨在为大规模藻类种植生成数据和最佳实践,可与其他种植者共享。该项目还将有助于发展一个区域中心,以支持西德克萨斯州藻类产业的发展。
牛奶脂肪球(MFGS)是自然创造力的一个非凡例子。人牛奶(HM)含有3-5%的脂肪,0.8–0.9%的蛋白质,6.9-7.2%的碳水化合物,碳水化合物计算为乳糖和0.2%矿物质成分。大多数这些营养素都在这些MFG中携带,这些MFG由富含能量的三酰基甘油(TAG)核心组成,周围是三重膜结构。膜含有极性脂质,专门的蛋白质,糖蛋白和胆固醇。这些生物活性成分中的每一个都具有重要的营养,免疫学,神经和消化功能。这些MFG旨在迅速在胃肠道上迅速释放能量,然后在肠道内持续一段时间,以便将保护性的生物活性分子传递到结肠。这些特性可能会塑造发展中胃肠道的微生物定植和先天免疫特性。牛奶中的牛奶脂肪小球来自人类和反刍动物的结构可能类似于结构,但大小,轮廓,成分和特定成分存在很大差异。有可能不仅可以以目标为导向的方式增强营养成分,以纠正婴儿中的特定缺陷,而且还可以将这些脂肪球用作需要特定治疗的婴儿的营养素。提到一些,在防御胃肠道和呼吸道感染,提高胰岛素敏感性,治疗慢性炎症和改变血浆脂质的情况下,可能有可能增强神经发育的可能性。新生儿(2024):10.5005/jp-journals-11002-0085本综述提供了MFG各个组成部分的组成,结构和生物学活动的概述。我们已经从我们自己的实验室中吸收了研究结果,并对文献进行了广泛的综述,利用PubMed,Embase和Science Direct在内的多个数据库中的关键术语进行了综述。为了避免在研究中识别偏见,关键字是轶事体验和PubMed的医学主题(网格)词库的先验名单。
