摘要

背景

合成遺傳電路的進步使得能夠對微生物細胞的生長進行可編程和條件依賴的控制。基于CRISPR-Cas9的“殺滅開關”（即能夠根據特定條件使細胞失去生存能力的遺傳系統）最近已經在細菌細胞工廠中得到驗證，但尚未在酵母中實現。

結果

在這項研究中，我們展示了基于CRISPR的“殺滅開關”（CRISPR KiSS）在釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中的基礎應用。CRISPR KiSS利用可誘導的CRISPR技術靶向關鍵基因來抑制細胞生長。該系統的激活是通過在無水四環素（ATc）的作用下條件性表達引導RNA（gRNA）來實現的，從而激活CRISPR介導的基因破壞作用。我們發現，當靶向關鍵基因（ERG13、PGA3、TPI1或CDC19）時，在ATc的作用下細胞生長會受到嚴重抑制。然而，目前的系統設置仍無法完全殺死細胞，因為存在系統失活的情況，例如細胞能夠逃避CRISPR的切割作用。我們研究了系統失活的原因，并通過同時表達兩種不同的gRNA顯著改進了該系統。對逃逸突變體的測序顯示，gRNA序列和目標基因中都存在可能導致系統失活的突變。

結論

這項工作突顯了在釀酒酵母中利用基于CRISPR的“殺滅開關”的潛力。表達該系統的細胞能夠通過突變逃避生長抑制，因此仍需進一步優化CRISPR KiSS系統，以便將其應用于各種細胞工廠中。