[发明专利]一种定位引起酵母特殊生长表型的序列位置的方法

说明书

本发明涉及功能基因组学技术领域，公开了一种定位引起酵母特殊生长表型的序列位置的方法。本发明所述方法利用全合成酵母或半合成酵母与野生型酵母在功能基因上的序列差异，采用合成型扩增引物和野生型扩增引物，分别对特殊生长表型和正常生长表型的酵母进行PCR，根据结果分别锁定正常生长表型酵母DNA和特殊生长表型酵母DNA采用扩增引物扩增后无法扩增出条带的功能基因位置，从而快速确定两者重叠的功能基因位置即为引起酵母特殊生长表型的序列位置，避免了耗时耗力的单独菌株的基因型验证过程。

技术领域

本发明涉及功能基因组学技术领域，具体涉及一种定位引起酵母特殊生长表型的序列位置的方法。

背景技术

随着DNA测序技术的普及，越来越多物种的全基因组信息被揭示，此外，转录组、蛋白质组、代谢组等相关组学技术的发展使得科学家们对生物细胞内各种复杂的代谢通路以及精细的调控机制有了更深刻的认知。最近几年，DNA合成成本的不断降低和大片段DNA组装技术的不断更新，使得人们可以利用合成生物学方法实现大尺度DNA的理性设计或者再造，从而达到微生物细胞的特性优化或以微生物作为细胞工厂实现化学品的规模生产。例如构建合成流感疫苗病毒以快速应对流感、多基因的遗传通路、细胞器基因组、噬菌体基因组、细菌基因组、酵母基因组甚至多细胞生物基因组。合成基因组学的发展把合成生物学带入了全新的阶段，我们可以对全基因组序列进行设计、合成和重排，建立全新的生物运行体系。其应用前景是不可估量的，合成基因组技术在改变人类生产生活的方式中具有巨大的潜力，例如把二氧化碳或生物质转化为高价值的产品，如食物、生物燃料、生物材料或生物医药。

酵母是合成生物学研究的重要模式生物，也是作为细胞工厂生产高价值产品的重要底盘细胞，但野生型酵母相关性状的获得需要耗时耗力低效率的随机突变筛选过程，或者需要进行长时间的理论摸索从而进行理性改造。合成型酵母是目前较为前沿的研究领域，其根据野生型酵母菌株的基因组信息，在野生型酵母功能基因的相应位置，采用人工合成的具有特异性标签的能够表达出相同蛋白的序列进行替换。通俗的讲，合成型酵母与野生型酵母的区别仅是对应的功能基因序列不同，但均能够表达出相同的功能蛋白。整个基因组全部采用人工合成序列的合成型酵母称为全合成型酵母，而整个基因组中部分采用人工合成序列的合成型酵母称为半合成型酵母。

采用合成型酵母的优势在于，其比野生型酵母基因组结构更加稳定，同时因为在构建合成型酵母时可以增加一些便于后续试验所需要的“插件”，所以增加了合成型酵母基因组的灵活性，利于酵母基因组的快速重排和人工改造。利用合成型酵母能够快速优化酵母底盘细胞，得到相关性状(耐受性、化学品产率)提升的酵母菌株，这是野生型酵母无法具备的优势。

化学合成全新的物种基因组或者构建人工的生物系统需要科学家对每一个生物学细节都有深刻的理解，然而生物体并不是元件或模块的简单拼接。由于生命运作规律的复杂性以及人类认知的局限性，理性设计改造的基因组中往往会非主观的引入一些引起细胞生长缺陷的改变。合成型酵母同样不例外，虽然从开始就极力避免一些能够影响酵母菌株生长性状的序列的导入，但是生物体是一种精细的系统，人工设计的序列存在一定的意外，表现在宏观层面就是合成型酵母出现异于野生型酵母的生长性状，而这些特殊生长表型一般都是对实际培养或生产不利的，例如在30℃的YPGE培养基上长势变差等。而此时，对引起细胞生长缺陷的合成型序列的定位会随着合成基因组规模的扩大成为一件耗时耗力的工作。

同样地，某些野生型酵母也会存在一些对实际培养或生产不利的特殊生长表型，而其相对的全合成酵母或半合成酵母就消除了这种特殊生长表型，对规模较大的野生型酵母基因组来说，对引起细胞生长缺陷的序列的定位同样是一件繁琐的工作。

酵母是一个可以发生高效的同源重组的生物体，传统的对酵母细胞功能基因组研究的方式是利用酵母细胞减数分裂时非姐妹染色单体之间的信息交换，实现对引起生长缺陷靶点的定位。这个过程需要利用酵母显微操作仪进行大量四分体的拆分，以及对成千上万的单个孢子进行逐一基因型验证，是一个耗时耗力的过程。因此，需要一种可以高效的对产生合成型酵母菌特殊生长表型的序列位置定位的方法来解决目前的问题。