Zufällige Mutagenese vs. gerichtete Evolution als Strategien zur Steigerung der Expression

Verwenden Menschen zufällige Mutagenese (z. B. mit UV), um Wirtsvarianten zu erzeugen, die eine hohe Expression eines Metaboliten / Enzyms aufweisen? Ich habe gesehen, dass es als Strategie erwähnt wurde, aber es verwirrt mich, warum.

Wie lässt sich das mit der Verwendung von Directed Evolution für denselben Zweck vergleichen? Intuitiv scheint die zufällige Mutagenese angesichts der kombinatorischen Explosion selbst bei etwas wie der Genomgröße von E. Coli höchst ineffizient zu sein (da Sie keine Kontrolle darüber haben, welche Gene Sie mutieren). Mache ich einen Denkfehler in dieser Überlegung?

In welchen Situationen kann man zufällige Mutagenese der gerichteten Evolution vorziehen? Gibt es Vor- und Nachteile zu beachten?

Antworten (1)

Nun, du hast es bereits erwähnt. Zufallsmutagenese (mit UV- oder chemischen Mutagenen) zielt auf das gesamte Genom ab und Sie wählen den Organismus nach bestimmten Merkmalen aus.

In einem gerichteten Evolutionsexperiment zielen Sie nur auf ein Gen oder eine Gruppe von Genen ab. Mit dem Fortschritt der synthetischen Biologie könnte es möglich sein, kleine Genome zu synthetisieren (bereits von Craig Venter und seiner Gruppe gezeigt) und die Methodik der gerichteten Evolution genomweit anzuwenden. Dies würde immer noch nicht als gerichtet angesehen werden, da die Mutationen tatsächlich zufällig über das Genom verteilt sind.

Die Vor- und Nachteile hängen davon ab, was genau Sie erreichen möchten.

Danke! Das Ziel ist in etwa so: Ich bin daran interessiert, Hefe dazu zu bringen, einen sekundären Metaboliten zu exprimieren, indem ich ein heterologes Gen einfüge. Das Ziel ist es, einen Hefestamm zu entwickeln und auszuwählen, der hohe Mengen des Vorläufersubstrats produziert.
@curious_cat Das ist das ultimative Ziel. In diesem Fall können Sie sich für eine zufällige Mutagenese entscheiden. Wenn Sie jedoch beispielsweise die Katalyserate eines bestimmten Enzyms verbessern, wenden Sie gerichtete Evolution auf dieses bestimmte Gen an.
Danke! Es ist also nicht völlig unpraktisch, zufällige Mutagenese zu versuchen? dh mit 12 Millionen Basenpaaren und zufälliger Mutation ist es eine praktikable Strategie? Waren andere Versuche mit ähnlichen Ansätzen erfolgreich?