細菌ゲノムの高効率な多重操作を行うCRISPR RNA誘導型インテグラーゼ

キロ塩基規模のDNA塩基配列を細菌に部位特異的に組み込む既存の方法は、効率の低さ、組み換えへの依存、複数のベクターの必要性、多重化における課題によって制限されている。我々は、こうした欠点を解決するために、我々が以前に発表したコレラ菌（Vibrio cholerae）由来のTn7様トランズポゾンの大幅な改良版を紹介する。これは、プログラム可能なRNA誘導型の転位を行うI-F型CRISPR–Cas系を用いる。最適化されたINTEGRATE（insertion of transposable elements by guide RNA–assisted targeting）系は、細菌において、最長10キロ塩基のDNAを、極めて正確かつマーカーによらずにほぼ100％の効率で組み込むことができた。我々は、マルチスペーサーCRISPRアレイを用いてゲノム座位3か所への同時多重挿入を実現し、直交性のインテグラーゼとリコンビナーゼを組み合わせることで複数座位の容易な欠失を達成した。我々はまた、生物医学的および産業的に重要な細菌で確実に機能することを実証し、複雑な細菌群集での標的特異的および種特異的な組み込みを実現した。本研究により、INTEGRATEはキロ塩基規模の多重ゲノム操作を行う汎用的なツールであることが確認された。