CasPER——使酶多样化的新方法

“当有生产菌株时，这将使人们更容易设计生物合成途径中的某些限制酶，并提高效率、特异性或多样性。人们将能够在这一途径中找到最佳平衡酶变体，并提高其产量。有价值的化合物，”诺和诺德DTU生物可持续发展基金会的研究员Tadas Jakociunas说。

开发的新方法被称为CasPER，它基于现有的技术，如CRISPR/Cas9，在过去几年中，该技术已被用于基因组工程和酵母中的重编程。然而，这种新工具使科学家能够通过整合更长的不同片段来设计酶或其活性结构域，从而提供了在特定区域靶向每个单个核苷酸的机会。在酵母中，CasPER甚至可以以多种方式几乎100%的效率整合突变的DNA片段。

发现酶变体

深入表征的新方法得出结论，现有CRISPR/Cas9方法的主要区别在于，CasPER允许非常有效的整合，并以多种方式携带具有各种突变的大DNA片段，以生成具有数十万种酶变体的细胞库。

虽然其他CRISPR方法主要依靠较短序列的整合来使DNA多样化，并需要多轮工程，但CasPER显著拓宽了工程DNA片段的长度。此外，它不需要任何额外的步骤来更快和更有效地使酶多样化，从而以更高的产量生产所需的化学品。

筛选平台

在引入CRISPR/Cas9之前，在例如酵母中设计必需酶是一个相当缓慢的过程。今天，它可以更灵活地定位你的目标，这使得更有效地设计酶，以更有效地和特异性地允许它们将更多的底物转化为产物。

“建造一个生产有价值化合物的细胞工厂仍然非常昂贵和耗时，因此将所有这些资金和时间投入到工程中是有代价的。你需要生产一定数量的产品才能使它们具有商业相关性，而像Casper这样的工具肯定会有助于加快和升级这一过程，”Tadas Jakociunas说。

作为这项研究概念的证明，科学家们瞄准了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，并且在大多数生物中是必需的。通过对人类的研究，最广为人知的是他汀类药物的靶点，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，这种途径负责产生最大一类称为类异戊二烯的化合物。

为了证明CasPER科学家的适用性和效率，以甲羟戊酸途径中的两种必需酶为目标，可以选择细胞工厂，其中类胡萝卜素的产量提高了11倍。

以及在工业界和学术界的巨大潜力。

在未来，CasPER可以广泛应用于学术界和工业界的各种用途。虽然这种方法的主要应用是加速和降低工程化和优化细胞工厂的成本，但这种方法也可以应用于任何需要DNA多样化的实验。

“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，并使调控元件多样化，如启动子，终止子和增强子，”Tadas Jakociunas说。

该方法已在酵母中得到验证，但也可用于其他具有有效同源重组机制的生物。

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