[发明专利]一种噬菌体辅助的多细菌连续定向进化系统和方法

权利要求书

1.一种噬菌体辅助的多细菌连续定向进化系统，其特征在于，所述系统包括携带待进化目的基因的噬菌体SM，以及宿主菌，其中所述噬菌体SM具有增殖缺陷；

所述系统中宿主菌包含两株以上支持噬菌体增殖和进化的宿主菌，其功能通过携带相应基因元件来实现，所述宿主菌为携带F因子的大肠杆菌；

所述宿主菌在携带相应基因元件前是所述噬菌体SM的非缺陷株的天然宿主菌或者该天然宿主菌经过遗传改造后获得的菌株，或者是经过遗传改造后才获得易感性的非天然宿主菌；

所述系统中宿主菌包括宿主菌S1和宿主菌S2；所述宿主菌S1包含支持进化前SM增殖的辅助质粒HP1和诱导突变的质粒IP，所述宿主菌S2包含支持进化后SM增殖的辅助质粒HP2和诱导突变的质粒IP；进化前的目的基因的功能与HP1上支持进化前SM增殖的基因元件的功能关联，进化后的目的基因的功能至少部分与HP2上支持进化后SM增殖的基因元件的功能关联；

系统所述噬菌体SM为M13噬菌体，其中包装及侵染宿主菌所需的gIII基因被切除；相应地，所述辅助质粒包含所述gIII基因；

所述诱导突变的质粒IP包含诱变基因，所述诱变基因由第12和14位氨基酸被突变为Ala的DNAQ基因突变体DNAQ926基因、脱氧腺苷甲基化酶dam基因、半甲基化GATC结合蛋白seqA基因组成，能够提高遗传信息在复制和转录等传递过程中的突变率。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括宿主菌S3，所述宿主菌S3包含支持进化后SM增殖的辅助质粒HP2和诱导突变的质粒IP，以及辅助质粒HP3，该HP3上的基因元件的功能与进化前的目的基因的功能关联，同时HP3具有功能缺陷，不能支持进化前SM增殖。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目的基因是任何一种或几种蛋白编码基因和非编码基因。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述目的基因选自T7RNA聚合酶基因、蛋白酶基因、纤维素酶基因、荧光蛋白基因、密度感应基因中的一种或几种。

5.一种噬菌体辅助的多细菌连续定向进化方法，其特征在于，所述方法包括：在诱导剂的存在下，使携带待进化目的基因的噬菌体SM在含有宿主菌S1和S2的培养体系中进行增殖，直至产生携带进化后的目的基因的噬菌体SMe；其中所述噬菌体SM具有增殖缺陷，所述宿主菌S1包含支持进化前SM增殖的辅助质粒HP1和诱导突变的质粒IP，所述宿主菌S2包含支持进化后SM增殖的辅助质粒HP2和诱导突变的质粒IP；进化前的目的基因的功能与HP1上支持进化前SM增殖的基因元件的功能关联，进化后的目的基因的功能至少部分与HP2上支持进化后SM增殖的基因元件的功能关联；

系统所述噬菌体SM为M13噬菌体，其中包装及侵染宿主菌所需的gIII基因被切除；相应地，所述辅助质粒包含所述gIII基因；

所述宿主菌为携带F因子的大肠杆菌；

所述方法还包括：不断添加新的宿主菌培养物并排出旧的培养物。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在诱导剂的存在下，使携带进化后的目的基因的噬菌体SMe在含有宿主菌S3和S2的培养体系中进行增殖，直至产生携带更进一步进化后的目的基因的噬菌体SMeN，其中所述宿主菌S3包含支持进化后SM增殖的辅助质粒HP2和诱导突变的质粒IP，以及辅助质粒HP3，该HP3上的基因元件的功能与进化前的目的基因的功能关联，同时HP3具有功能缺陷，不能支持进化前SM增殖。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过噬菌斑计数或者报告基因实时监测以显示目的基因活性和噬菌体的增殖活性。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述目的基因是任何一种或几种蛋白编码基因和非编码基因。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述目的基因选自T7RNA聚合酶基因、蛋白酶基因、纤维素酶基因、荧光蛋白基因、密度感应基因中的一种或几种。