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Introduction

• 大肠杆菌基因组改造可以发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因。

• 基因组改造被广泛应用于生产以及传统工业、工艺的改造，有助于推动现代生物技术的迅猛发展。

• 传统的基因组编辑方法包括Red同源重组系统和CRISPR/Cas9技术。

• Red同源重组系统利用大肠杆菌自身的重组机制进行基因编辑，但存在编辑效率低和流程繁琐等缺点。

• CRISPR/Cas9技术可以靶向基因组特定位置进行编辑，具有较高的编辑效率。

• 复合基因编辑技术，如Red同源重组与CRISPR/Cas9的联合运用，进一步提高了基因编辑的效率和准确性。

• 基因组改造在代谢工程和分子生物学研究中有着广泛应用，可以改变代谢途径以生产高价值的产物。

• 基因编辑技术还可以用于构建非天然合成途径或代谢途径，以生产所需的化学物质。

基因编辑技术 [1]

• 基因编辑技术可以用于研究基因功能和改变代谢途径。

• 常用的基因编辑技术包括Red同源重组和CRISPR/Cas9。

• Red同源重组是比较传统的基因编辑技术，应用广泛。

• CRISPR/Cas9技术可以靶向基因组特定位置进行编辑，具有较高的编辑效率。

• 复合基因编辑技术结合了多种技术的优点，进一步提高了编辑效率。

Red同源重组系统

• Red同源重组系统利用大肠杆菌自身的重组机制进行基因编辑。

• 该系统包括RecA重组系统和Red重组系统。

• Red重组系统来自λ噬菌体，1998年首次应用于大肠杆菌染色体改造。

• Red重组系统包括3种基因：redγ、redβ和redα，分别编码Gam、Bet和Exo三种蛋白。

• Red同源重组具有不受酶切位点限制、需要基因打靶同源臂短的优点。

CRISPR/Cas9技术 [1]

• CRISPR/Cas9技术可以靶向基因组特定位置进行编辑。

• 该技术需要根据编辑位点设计特定的DNA打靶片段。

• CRISPR/Cas9系统包括CRISPR序列和cas基因。

• Cas蛋白具有解旋酶活性和核酸酶活性，可以将DNA链解旋并切割DNA链。

• CRISPR/Cas9技术在真核生物和原核生物的基因编辑中均有广泛应用。

复合基因编辑技术 [1]

• 复合基因编辑技术结合了多种基因编辑技术的优点。

• 常见的复合技术包括Red同源重组与CRISPR/Cas9的联合运用。

• 复合技术可以提高基因编辑的效率和准确性。

• Red同源重组与归巢核酸内切酶Ⅰ-SceⅠ的联合运用也是一种常见的复合技术。

• 复合技术在大肠杆菌基因组改造中有着广泛应用。

应用实例 [1]

• 基因编辑技术可以用于研究基因功能和改变代谢途径。

• 通过基因组改造可以大量生产原本成本较高的产物。

• 基因组改造可以构建非天然合成途径或代谢途径，以生产所需的化学物质。

• 例如，经过基因改造的大肠杆菌可以通过吸收二氧化碳生长。

• 基因组改造在代谢工程和分子生物学研究中有着广泛应用。

未来发展 [1]

• 随着分子生物学和测序技术的发展，人工合成基因成为可能。

• 合成生物学通过引入异源基因，合成新的DNA和新的酶或激发新的相互作用来构建非天然途径。

• 未来的研究将进一步提高基因编辑的效率和准确性。

• 新的基因编辑技术和复合技术将不断涌现。

• 基因组改造在工业生产和生物技术中的应用前景广阔。

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