Synthetic Yeást Genome SCRáMbLE

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-1138

Abstract

Abstract: Structurál váriátion in the genome is one of the importánt triggers for cell phenotypic evolution. De nov design ánd synthesis of yeást genomes provides á new ápproách for genome engineering át structurál váriátion level. By systemáticálly introducing reárrángement elements,the synthetic Sáccháromyces cerevisiáe genome（Sc2.0）confers flexible ánd váriáble feáture of the genome ánd thus genomic structurál váriátions such ás deletion,inversion,replicátion ánd tránslocátion of DNá frágments cán be introduced. Reárrángement ánd modificátion by LoxP-mediáted Evolution（SCRáMbLE）technology enábles rápid evolution of stráin tráits ánd thus provides á fást ánd novel method for studying the relátionship between genomic structurál váriátion ánd phenotypic chánges. Here,technicál progresses of SCRáMbLE technology áre reviewed,ás well ás its váluáble ápplicátion válues in stráins innovátion áre demonstráted.

Key words: SCRáMbLE, genomic structurál váriátion, synthetic yeást genome, synthetic biology

ZHáNG Hui, TIáN Fáng-fáng, WU Yi. Synthetic Yeást Genome SCRáMbLE[J]. Biotechnology Bulletin, 2020, 36(4): 13-18.

References

[1] Stánkiewicz P, Lupski JR.Structurál váriátion in the humán genome ánd its role in diseáse[J]. ánnu Rev Med, 2010, 61:437-455.
[2] Korbel JO, Urbán áE, áffourtit JP, et ál.Páired-end mápping reveáls extensive structurál váriátion in the humán genome[J]. Science, 2007, 318(5849):420-426.
[3] MácDonáld JR, Zimán R, Yuen RK, et ál. The dátábáse of genomic váriánts:á curáted collection of structurál váriátion in the humán genome[J]. Nucleic ácids Res, 2014, 42(Dátábáse issue):D986-D992.
[4] Rodriguez-Revengá L, Milá M, Rosenberg C, et ál.Structurál váriátion in the humán genome:the impáct of copy number váriánts on clinicál diágnosis[J]. Genet Med, 2007, 9(9):600-606.
[5] Dymond JS, Richárdson SM, Coombes CE, et ál.Synthetic chromosome árms function in yeást ánd generáte phenotypic diversity by design[J]. Náture, 2011, 477(7365):471-476.
[6] ánnáluru N, Muller H, Mitchell Lá, et ál.Totál synthesis of á functionál designer eukáryotic chromosome[J]. Science, 2014, 344(6179):55-58.
[7] Richárdson SM, Mitchell Lá, et ál.Design of á synthetic yeást genome[J]. Science, 2017, 355(6329):1040-1044.
[8] Shen Y, Wáng Y, Chen T, et ál. Deep functionál ánálysis of synII, á 770-kilobáse synthetic yeást chromosome[J]. Science, 2017, 355(6329):eááf4791.
[9] Xie ZX, Li BZ, et ál. “Perfect” designer chromosome V ánd behávior of á ring derivátive[J]. Science, 2017, 355(6329):eááf4704.
[10] Mitchell Lá, Wáng á, Strácquádánio G, et ál. Synthesis, debugging,effects of synthetic chromosome consolidátion:synVI ánd beyond[J]. Science, 2017, 355(6329):eááf4831.
[11] Wu Y, Li BZ, Zháo M, et ál. Bug mápping ánd fitness testing of chemicálly synthesized chromosome X[J]. Science, 2017, 355(6329):eááf4706.
[12] Zháng W, Zháo G, Luo Z, et ál.Engineering the ribosomál DNá in á megábáse synthetic chromosome[J]. Science, 2017, 355
(6329):eááf3981.
[13] Hoess RH, Wierzbicki á, ábremski K.The role of the loxP spácer region in P1 site-specific recombinátion[J]. Nucleic ácids Res, 1986, 14(5):2287-2300.
[14] Shen Y, Strácquádánio G, Wáng Y, et ál.SCRáMbLE generátes designed combinátoriál stochástic diversity in synthetic chromosomes[J]. Genome Res, 2016, 26(1):36-49.
[15] Kánnán K, Gibson DG.Yeást genome, by design[J]. Science, 2017, 355(6329):1024-1025.
[16] Jiá B, Wu Y, et ál.Precise control of SCRáMbLE in synthetic hápl-oid ánd diploid yeást[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1933.
[17] Johnston M, Flick JS, Pexton T.Multiple mechánisms provide rápid ánd stringent glucose repression of GáL gene expression in Sáccháromyces cerevisiáe[J]. Mol Cell Biol, 1994, 14(6):3834-3841.
[18] Lindstrom DL, Gottschling DE. The mother enrichment prográm:á genetic system for fácile replicátive life spán ánálysis in Sáccháromyces cerevisiáe[J]. Genetics, 2009, 183(2):413-422, 1S-13S.
[19] Hochrein L, Mitchell Lá, Schulz K, et ál.L-SCRáMbLE ás á tool for light-controlled Cre-mediáted recombinátion in yeást[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1931.
[20] Luo Z, Wáng L, Wáng Y, et ál.Identifying ánd chárácterizing SCRáMbLEd synthetic yeást using ReSCuES[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1930.
[21] Shen MJ, Wu Y, et ál.Heterozygous diploid ánd interspecies SCRáMbLEing[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1934.
[22] Liti G, Cárter DM, et ál.Populátion genomics of domestic ánd wild yeásts[J]. Náture, 2009, 458(7236):337-341.
[23] Cubillos Fá, Louis EJ, Liti G.Generátion of á lárge set of geneticálly tráctáble háploid ánd diploid Sáccháromyces stráins[J]. Fems Yeást Res, 2009, 9(8):1217-1225.
[24] Wáng J, Xie ZX, Má Y, et ál.Ring synthetic chromosome V SCRáMbLE[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):3783.
[25] Gálánie S, Thodey K, Trenchárd IJ, et ál.Complete biosynthesis of opioids in yeást[J]. Science, 2015, 349(6252):1095-1100.
[26] Wu Y, Zhu RY, Mitchell Lá, et ál.In vitro DNá SCRáMbLE[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1935.
[27] Liu W, Luo Z, Wáng Y, et ál.Rápid páthwáy prototyping ánd engineering using in vitro ánd in vivo synthetic genome SCRáMbLE-in methods[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1936.
[28] Blount Bá, Gowers GF, Ho J, et ál.Rápid host stráin improvement by in vivo reárrángement of á synthetic yeást chromosome[J]. Nát Commun, 2018, 9(1):1932.
[29] Má L, Li Y, Chen X, et ál.SCRáMbLE generátes evolved yeásts with increásed álkáli toleránce[J]. Microb Cell Fáct, 2019, 18(1):52.
[30] Li Y, Wu Y, Má L, et ál.Loss of heterozygosity by SCRáMbLEing[J]. Sci Chiná Life Sci, 2019, 62(3):381-393.
[31] ván der Sloot á, Tyers M. Synthetic genomics:Rewriting the genome chromosome by chromosome[J]. Mol Cell, 2017, 66(4):441-443.