Estrategia para dirigir la ingeniería genética combinatoria en Escherichia coli

Describimos un enfoque de ingeniería genética dirigida que combina métodos a escala del genoma para mapear genes a características Warner JR, Reeder PJ, Karimpour-Fard A, Woodruff LBA, Gill RT (2010) Nat Biotechnol 28:856-862 con estrategias para crear rápidamente bibliotecas de mutaciones de sitio de unión ribosómico (RBS) combinatorias que contienen miles de millones de modificaciones dirigidas Wang HH, et al. (2009) Nature 460:894-898. Este enfoque debería ser ampliamente aplicable a varios esfuerzos enfocados en mejorar la producción de combustibles, productos químicos y farmacéuticos, entre otros productos. Utilizamos bibliotecas de mutaciones de promotores codificados para mapear el efecto de la expresión aumentada o disminuida de casi cada gen en Escherichia coli sobre el crecimiento en varios entornos modelo (hidrolizado celular, pH bajo y alto acetato). Basándonos en estos datos, creamos y evaluamos bibliotecas de mutantes de RBS (que contenían más de 100,000,000 mutaciones dirigidas), enfocándonos en los genes identificados que más afectan el crecimiento. En escalas de tiempo de laboratorio, identificamos con éxito una amplia gama de mutaciones (>25 mutaciones que mejoran el crecimiento confirmadas), que mejoraron la tasa de crecimiento del 10 al 200% para varias condiciones diferentes. Aunque fue exitoso, nuestros esfuerzos por identificar combinaciones superiores de genes que mejoran el crecimiento enfatizaron la importancia de las interacciones epistáticas entre los genes dirigidos (sinergísticas, antagónicas) para aprovechar al máximo este enfoque de ingeniería genética dirigida.