Đánh giá thành công của việc tìm kiếm enzyme thông qua metagenomics: tình trạng hiện tại và xu hướng trong tương lai

Microbial Biotechnology - Tập 9 Số 1 - Trang 22-34 - 2016
Manuel Ferrer1, Mónica Martínez‐Martínez1, Rafael Bargiela1, Wolfgang R. Streit2, Olga V. Golyshina3, Peter N. Golyshin3
1Institute of Catalysis Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) Marie Curie 2 28049 Madrid Spain
2Biozentrum Klein Flottbek Universität Hamburg Ohnhorststraße 18 D‐22609 Hamburg Germany
3School of Biological Sciences Bangor University LL57 2UW Gwynedd UK

Tóm tắt

Tóm tắtCác báo cáo gần đây đã chỉ ra rằng việc thiết lập các tập hợp enzyme có liên quan đến công nghiệp từ bộ gen môi trường đã trở thành một quy trình thường quy. Qua các nghiên cứu được đánh giá, trung bình khoảng 44 clone hoạt động đã được thu thập từ khoảng 53,000 clone được thử nghiệm bằng các phương pháp sàng lọc ngây thơ. Số này có thể tăng đáng kể trong thời gian ngắn hơn khi các trình tự enzyme metagenome mới được thu thập bằng phương pháp giải trình tự trực tiếp được chọn và đưa vào biểu hiện quy mô lớn để sản xuất và phân loại tiếp theo. Việc tiền sàng lọc các thư viện clone bằng các phương pháp sàng lọc ngây thơ sau đó là pyrosequencing các đoạn chèn đã cho phép tăng gấp 106 lần tỷ lệ thành công trong việc xác định các gen mã hóa enzyme mà chúng tôi quan tâm. Tuy nhiên, thời gian cần thiết cho việc xác định enzyme cho đến khi thiết lập một quy trình công nghiệp thường mất thời gian rất dài, thường là năm. Nếu tần suất phát hiện enzyme hoạt động với tỷ lệ lưu thông cao trong điều kiện ứng dụng thực tế có thể được tăng cường trong khi vẫn đảm bảo sự đa dạng tự nhiên cao, thì giai đoạn tối ưu hóa enzyme vốn rất tốn kém và mất thời gian có khả năng sẽ được rút ngắn đáng kể. Tại thời điểm này, điều quan trọng là xem xét những hiểu biết hiện tại về sự thành công của các phương pháp sàng lọc ngây thơ và dựa trên trình tự tinh chỉnh cho việc chọn enzyme và mô tả các môi trường trên toàn thế giới đã được đưa vào các chương trình sàng lọc enzyme thông qua các công cụ metagenomics. Tại đây, chúng tôi đưa ra những đánh giá như vậy và đề xuất những thách thức hiện tại cùng với các hành động cần thiết trong tương lai trước khi các enzyme môi trường có thể được giới thiệu thành công ra thị trường.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1007/s10123-003-0133-0

10.1016/j.jbiotec.2012.11.015

10.1128/AEM.69.5.2498-2504.2003

10.1042/BJ20130552

10.1111/1462-2920.12660

10.1371/journal.pbio.1001638

10.1186/1471-2164-14-712

10.1093/bioinformatics/bth284

10.1038/nchembio.1387

10.1007/s00253-010-2831-9

10.1038/nature11117

10.1002/biot.201300336

10.1186/1471-2164-15-523

10.1093/nar/gkn663

10.1039/c3lc41418c

10.1111/1751-7915.12077

10.1016/j.tplants.2003.10.002

10.1007/s00253-015-6639-5

10.1186/1472-6750-12-38

10.1016/j.jbiotec.2014.10.011

10.1093/database/bau118

Eugster M.J.A., 2012, Osmar: OpenStreetMap and R., The R Journal, 5, 53, 10.32614/RJ-2013-005

10.1186/1471-2105-14-63

10.1093/nar/gks1083

10.1155/2013/512840

10.1016/j.copbio.2010.09.006

10.1093/nar/gkt1223

10.1371/journal.pone.0093317

10.1039/b908047c

10.1186/1754-6834-7-15

10.1186/1475-2859-10-54

10.1007/s00253-013-4932-8

10.1111/1751-7915.12146

10.1038/ismej.2011.158

10.3923/pjbs.2008.740.745

10.1126/science.1200387

10.1002/anie.201309591

10.1186/1471-2164-13-493

10.1371/journal.pone.0079699

Jemli S., 2014, Biocatalysts: application and engineering for industrial purposes, Crit Rev Biotechnol, 6, 1

10.1007/s00253-015-6392-9

10.1007/s11274-011-0828-x

10.1186/1754-6834-7-92

10.1111/1751-7915.12157

10.1186/s13068-015-0250-y

10.1038/ncomms3156

10.1186/1754-1611-8-22

10.1371/journal.pbio.1001920

10.1016/j.copbio.2010.01.015

10.1186/1475-2859-7-38

10.1007/s00253-014-5961-7

10.1063/1.4830046

10.1021/sb3000657

10.1128/AEM.02858-14

10.1016/j.sbi.2012.08.008

10.1128/AEM.00240-13

10.1111/1751-7915.12107

10.1371/journal.pone.0031386

10.1371/journal.pbio.1001127

10.1021/ac4022709

10.1271/bbb.110786

10.1111/j.1751-7915.2011.00279.x

10.3389/fmicb.2013.00282

10.1007/s10126-009-9226-x

10.1074/jbc.R114.572990

10.1007/s00253-009-1895-x

Sawaya D. andArundel A.(2010)La evolución de la bioeconomía hasta 2030: diseño de una agenda política. Monografico. Nota d'economia 97–98. 3.er cuatrimestre 2010. Sawaya D. and Arundel A. (eds.).

10.1128/AEM.01985-14

10.1002/anie.201410633

10.1039/c3cs60011d

10.1016/j.tibtech.2009.11.006

10.1093/database/bar006

10.1016/j.molcatb.2013.11.015

10.1016/j.biotechadv.2014.12.012

10.1128/AEM.06725-11

10.1101/gr.108332.110

10.1038/srep01107

10.1111/1462-2920.12337

10.1016/j.jbiotec.2007.08.046

10.1186/1471-2164-9-549

10.1016/j.cbpa.2013.02.026

10.1128/mBio.01157-14

10.1002/adsc.201201098

10.1186/1475-2859-13-72

10.1128/AEM.00253-10

10.1111/j.1751-7915.2009.00135.x

10.1111/j.1751-7915.2010.00185.x

10.1016/j.enzmictec.2014.01.007

10.1111/1462-2920.12393

10.1371/journal.pone.0101813

10.1016/j.cbpa.2013.03.017

10.1038/nrmicro3330

10.1371/journal.pcbi.1000465

10.1016/j.ijbiomac.2006.11.010

You C., 2013, Cell‐free biosystems for biomanufacturing, Adv Biochem Eng Biotechnol, 131, 89

Zúniga C., 2014, Red CYTED, Red de Bioeconomía y Cambio Climático (REBICAMCLI), 3

10.1021/op500374x

Thông tin
Thông tin xuất bản

Microbial Biotechnology

Tập 9 Số 1

22-34

Thông tin tác giả