Summary

Een high-yield streptomyces transcriptie-vertaling toolkit voor synthetische biologie en natuurlijke producttoepassingen

Published: September 10, 2021
doi:

Summary

Dit protocol beschrijft een verbeterde methode voor het synthetiseren van hoge opbrengsten van recombinante eiwitten uit een Streptomyces venezuelae celvrije transcriptie-translatie (TX-TL) systeem.

Abstract

Streptomyces spp. zijn een belangrijke bron van klinische antibiotica en industriële chemicaliën. Streptomyces venezuelae ATCC 10712 is een snelgroeiende soort en een natuurlijke producent van chlooramfenicol, jadomycine en pikromycine, waardoor het een aantrekkelijke kandidaat is als een chassis voor synthetische biologie van de volgende generatie. Daarom zijn genetische hulpmiddelen die de ontwikkeling van S. venezuelae ATCC 10712 versnellen, evenals andere Streptomyces spp. modellen, zeer wenselijk voor natuurlijke producttechnologie en ontdekking. Hiertoe wordt in dit protocol een speciaal S. venezuelae ATCC 10712 celvrij systeem geleverd om hoogrenderende heterologe expressie van hoge G+C (%) genen mogelijk te maken. Dit protocol is geschikt voor kleinschalige (10-100 μL) batchreacties in 96-well of 384-well plaatformaat, terwijl reacties potentieel schaalbaar zijn. Het celvrije systeem is robuust en kan hoge opbrengsten bereiken (~ 5-10 μ M) voor een reeks recombinante eiwitten in een minimale opstelling. Dit werk omvat ook een brede plasmide-toolset voor real-time meting van mRNA- en eiwitsynthese, evenals in-gel fluorescentiekleuring van gelabelde eiwitten. Dit protocol kan ook worden geïntegreerd met high-throughput genexpressiekarakteriseringsworkflows of de studie van enzymroutes van hoge G + C (%) genen die aanwezig zijn in actinomycetengenomen.

Introduction

Cell-free transcription-translation (TX-TL) systemen bieden een ideaal prototyping platform voor synthetische biologie om snelle design-build-test-learn cycli te implementeren, het conceptuele engineering framework voor synthetische biologie1. Daarnaast is er een groeiende belangstelling voor TX-TL-systemen voor hoogwaardige recombinante eiwitproductie in een open-reactieomgeving2, bijvoorbeeld om niet-standaard aminozuren op te nemen in antilichaam-geneesmiddelconjugaten3. In het bijzonder vereist TX-TL een celextract, plasmide of lineair DNA en een energieoplossing om eiwitsynthese in batch- of semicontinureacties te katalyseren. Hoewel Escherichia coli TX-TL het dominante celvrije systeem is, hebben een aantal opkomende tx-tl-systemen zonder model de aandacht getrokken voor verschillende toepassingen4,5,6,7,8. De belangrijkste voordelen van TX-TL zijn flexibele schaalbaarheid (nanoliter tot liter schaal)9,10, sterke reproduceerbaarheid en geautomatiseerde workflows8,11,12. Met name de automatisering van TX-TL maakt de versnelde karakterisering van genetische delen en regulerende elementen mogelijk8,12,13.

In termen van reactie-instelling vereist TX-TL zowel primaire als secundaire energiebronnen, evenals aminozuren, cofactoren, additieven en een sjabloon-DNA-sequentie. Nucleotidetrifosfaten (NTP’s) leveren de primaire energiebron om initieel mRNA (ATP, GTP, CTP en UTP) en eiwitsynthese (alleen ATP en GTP) aan te sturen. Om de TX-TL-opbrengsten te verhogen, worden NTP’s geregenereerd door het katabolisme van een secundaire energiebron, zoals maltose14, maltodextrine15, glucose14, 3-fosfoglyceraat (3-PGA)16, fosfoenolpyruvaat17 en L-glutamaat18. Deze inherente metabole activiteit is verrassend veelzijdig, maar toch slecht bestudeerd, vooral in opkomende TX-TL-systemen. Elke energiebron heeft verschillende eigenschappen en voordelen in termen van ATP-opbrengst, chemische stabiliteit en kosten, wat een belangrijke overweging is voor opgeschaalde TX-TL-reacties. Tot nu toe hebben de huidige protocollen voor E. coli TX-TL bereikt tot 4,0 mg / ml (~ 157 μM) voor het model groen fluorescerend eiwit (GFP), met behulp van een mengsel van 3-PGA (30 mM), maltodextrine (60 mM) en D-ribose (30 mM) als secundaire energiebron19.

Onlangs is er een toenemende interesse in het bestuderen van secundaire metaboliet biosynthetische routes in TX-TL-systemen20,21,22. In het bijzonder zijn Actinobacteriën een belangrijke bron van secundaire metabolieten, waaronder antibiotica en landbouwchemicaliën23,24. Hun genomen zijn verrijkt met zogenaamde biosynthetische genclusters (BGC’s), die coderen voor enzymatische routes voor secundaire metabolietbiosynthese. Voor de studie van actinobacteriën genetische delen en biosynthetische routes, zijn onlangs een reeks op Streptomyces gebaseerde TX-TL-systemen ontwikkeld5,6,25,26. Deze gespecialiseerde Streptomyces TX-TL-systemen zijn potentieel gunstig om de volgende redenen: [1] het leveren van een inheemse eiwitvouwingsomgeving voor enzymen uit Streptomyces spp.26; [2] toegang tot een optimale tRNA-pool voor hoge G+C (%) genexpressie; [3] actief primair metabolisme, dat mogelijk kan worden gekaapt voor de levering van biosynthetische precursoren; en [4] levering van enzymen, precursoren of cofactoren uit secundair metabolisme die aanwezig zijn in het inheemse celextract. Daarom is er onlangs een high-yield S.venezuelae TX-TL toolkit opgezet om deze unieke mogelijkheden te benutten5.

Streptomyces venezuelae is een opkomende gastheer voor synthetische biologie met een rijke geschiedenis in industriële biotechnologie5,27,28,29 en als modelsysteem voor het bestuderen van celdeling en genetische regulatie in Actinobacteria30,31,32. De belangrijkste typestam, S. venezuelae ATCC 10712, heeft een relatief groot genoom van 8,22 Mb met 72,5% G+C-gehalte (%) (Toetredingsnummer: CP029197), dat codeert voor 7377 coderende sequenties, 21 rRNA’s, 67 tRNA’s en 30 biosynthetische genclusters27. In de synthetische biologie is S. venezuelae ATCC 10712 een aantrekkelijk chassis voor de heterologe expressie van biosynthetische routes. In tegenstelling tot de meeste andere Streptomyces-vlekken biedt het verschillende belangrijke voordelen, waaronder een snelle verdubbelingstijd (~ 40 min), een uitgebreid scala aan genetische en experimentele hulpmiddelen5,28, gebrek aan myceliale klontering en sporulatie in vloeibare media28,33. Verschillende studies hebben ook het gebruik van S. venezuelae aangetoond voor heterologe productie van een breed scala aan secundaire metabolieten, waaronder polyketiden, ribosomale en niet-ribosomale peptiden34,35,36,37,38. Deze gecombineerde eigenschappen maken deze stam een aantrekkelijke microbiële gastheer voor synthetische biologie en metabole engineering toepassingen. Hoewel S. venezuelae niet het dominante Streptomyces-model is voor heterologe genexpressie, is het met verdere ontwikkelingen klaar voor breder gebruik binnen de ontdekking van natuurlijke producten.

Dit manuscript presenteert een gedetailleerd protocol (figuur 1) voor een hoog rendement S. venezuelae TX-TL-systeem, dat is bijgewerkt van het oorspronkelijke eerder gepubliceerde protocol26. In dit werk zijn de energieoplossing en reactieomstandigheden geoptimaliseerd om de eiwitopbrengst tot 260 μg / ml voor het mScarlet-I reporter-eiwit te verhogen in een batchreactie van 4 uur, 10 μL, met behulp van een standaard plasmide, pTU1-A-SP44-mScarlet-I. Dit plasmide is speciaal ontworpen om verschillende methoden voor het detecteren van eiwitexpressie mogelijk te maken. Het protocol is ook gestroomlijnd, terwijl het energiesysteem is geoptimaliseerd om de complexiteit en kosten van het opzetten van celvrije reacties te verminderen zonder de opbrengst in gevaar te brengen. Samen met het geoptimaliseerde TX-TL-systeem is een bibliotheek van genetische delen ontwikkeld voor het verfijnen van genexpressie en als fluorescerende hulpmiddelen voor het monitoren van TX-TL in realtime, waardoor een veelzijdig platform wordt gecreëerd voor het prototypen van genexpressie en biosynthetische routes van natuurlijke producten van Streptomyces spp. en gerelateerde Actinobacteriën.

In dit werk kan het aanbevolen standaard plasmide (pTU1-A-SP44-mScarlet-I) worden gebruikt om de S. venezuelae TX-TL-workflow in een nieuw laboratorium vast te stellen en is beschikbaar op AddGene (zie Aanvullende tabel S1). pTU1-A-SP44-mScarlet-I biedt de gebruiker de flexibiliteit om andere openleesframes (ORF’s) te bestuderen. De mScarlet-I ORF is codon-geoptimaliseerd voor S. venezuelae genexpressie. De SP44-promotor is een sterke constitutieve promotor die zeer actief is in zowel E. coli als Streptomyces spp.39. Het plasmide heeft twee unieke restrictie-enzymplaatsen (NdeI, BamHI) om het subklonen van nieuwe ORF’s in-frame mogelijk te maken met een gezamenlijk C-terminal FLAG-tag en fluoresceïne arsenisch haarspeldbocht (FlAsH) bindmiddeltagsysteem. Als alternatief kunnen beide tags worden verwijderd met de toevoeging van een stopcodon na het subklonen van een nieuw gen. Met deze basevector is de hoogrenderende expressie van een reeks eiwitten aangetoond, namelijk eiwitten uit de biosyntheseroute van oxytetracycline en een niet-gekarakteriseerd niet-ribosomaal peptidesynthetase (NRPS) van Streptomyces rimosus (figuur 2). In termen van mRNA-detectie bevat het pTU1-A-SP44-mScarlet-I standaard plasmide een dBroccoli aptamer (in het 3′-onvertaalde gebied) voor detectie met de 3,5-difluoro-4-hydroxybenzylideen imidazolinone (DFHBI) probe. Voor meer flexibiliteit is er ook een toolset van EcoFlex40-compatibele MoClo-onderdelen beschikbaar gesteld op AddGene, waaronder een EcoFlex-compatibele Streptomyces shuttle vector (pSF1C-A-RFP/pSF2C-A-RFP) en een reeks pTU1-A-SP44 variant plasmiden die superfolder groen fluorescentie-eiwit (sfGFP), mScarlet-I, mVenus-I en β-glucuronidase (GUS) tot expressie brengen. In het bijzonder is het pSF1C-A plasmide afgeleid van pAV-gapdh28 en wordt het genezen van BsaI/BsmBI-locaties voor MoClo-assemblage. pSF1C-A-RFP/pSF2C-A-RFP is gelijk aan pTU1-A-RFP/pTU2-A-RFP van EcoFlex40, maar bevat extra functionaliteit voor conjugatie en chromosomale integratie in Streptomyces spp. met behulp van het phiC31 integrase systeem28.

De eerste fase van het protocol omvat de groei van de S. venezuelae ATCC 10712 of een nauw verwante stam, celoogst in de mid-exponentiële fase, celwasstappen en equilibratie in S30A- en S30B-buffers. Deze fase duurt drie dagen en de tijd voor celgroei kan worden gebruikt om de resterende componenten voor te bereiden zoals hieronder beschreven. De geoogste cellen worden vervolgens gelyseerd door ultrasoonapparaat, verduidelijkt en ondergaan een afvloeiingsreactie. In deze laatste fase van de voorbereiding kunnen de celextracten worden voorbereid voor langdurige opslag bij -80 ° C om het verlies van activiteit te minimaliseren. Voor de assemblage van TX-TL-reacties met behulp van dit protocol wordt een Streptomyces Master Mix (SMM) gepresenteerd, met de optie van een Minimal Energy Solution-formaat (MES) dat vergelijkbare opbrengsten geeft. Verder wordt aanbevolen om een verse kweek van S. venezuelae ATCC 10712 van een -80 °C glycerolbouillon op een GYM-agarplaat te strooien en gedurende ten minste 48-72 uur bij 28 °C te incuberen totdat enkele kolonies zichtbaar zijn. Alleen verse culturen mogen worden gebruikt voor de volgende stappen.

Protocol

OPMERKING: Zie tabel 1 en tabel 2 voor recepten voor GYM medium en agarplaat en S30A- en S30B-wasbuffers. 1. Voorbereiding van oplossingen en algemene richtsnoeren Bewaar alle oplossingen, cellen (na de groei) en celextracten na bereiding op ijs, tenzij er een uitzondering wordt vermeld. Bewaar voorraden voor 1 M Mg-glutamaat, 4 M K-glutamaat, 40% (w/v) PEG 6000, 1 g/ml polyvinylsulfonzuur bij kamertemperatuur en alle andere voorraden bij -…

Representative Results

Dit gedetailleerde protocol wordt als voorbeeld gegeven om de gebruiker te helpen bij het opzetten van een Streptomyces TX-TL-systeem op basis van de S. venezuelae ATCC 10712-modelstam (figuur 1). De gebruiker kan proberen andere Streptomyces-stammen te bestuderen; de groei-/oogststadia van andere soorten met langere verdubbelingstijden of duidelijke groeivoorkeuren moeten echter op maat worden geoptimaliseerd om piekresultaten te bereiken. Voor het representatieve…

Discussion

In dit manuscript is een hoog rendement S. venezuelae TX-TL-protocol beschreven met gedetailleerde stappen die eenvoudig uit te voeren zijn voor zowel ervaren als nieuwe gebruikers van TX-TL-systemen. Verschillende functies van bestaande Streptomyces45– en E. coli TX-TL41-protocollen zijn verwijderd om een minimaal, maar toch hoog rendementsprotocol voor S. venezuelae TX-TL5,26 vast te stellen.<sup class…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs willen graag de volgende onderzoeksondersteuning erkennen: EPSRC [EP/K038648/1] voor SJM als een PDRA met PSF; Wellcome Trust sponsorde ISSF-fellowship voor SJM met PSF aan het Imperial College London; Royal Society onderzoeksbeurs [RGS\R1\191186]; Wellcome Trust SEED award [217528/Z/19/Z] voor SJM aan de Universiteit van Kent; en Global Challenges Research Fund (GCRF) Ph.D. beurs voor KC aan de Universiteit van Kent.

Materials

2.5 L UltraYield Flask Thomson 931136-B
3-PGA (>93%) Sigma P8877
384 Well Black/Clear Bottom Plate ThermoFisher 10692202
Ammonium chloride (98%) Fluorochem 44722
ATP, CTP, UTP, GTP (100 mM solution, >99%) ThermoFisher R0481
Carbenicillin (contact supplier for purity) Melford C46000-25.0
D-(+)-glucose (contact supplier for purity) Melford G32040
DFHBI (≥98% – HPLC) Sigma SML1627
DTT (contact supplier for purity) Melford MB1015
FlAsH-EDT2 (contact supplier for purity) Santa Cruz Biotech sc-363644
Glucose-6-phosphate (>98%) Sigma G7879
HEPES Free Acid (contact supplier for purity) Melford B2001
L-glutamic acid hemimagnesium salt tetrahydrate (>98%) Sigma 49605
Magnesium chloride (98%) Fluorochem 494356
Malt extract Sigma 70167-500G
PEG-6000 Sigma 807491
Pierce 96-well Microdialysis Plate, 10K MWCO ThermoFisher 88260
Poly(vinyl sulfate) potassium salt Sigma 271969
Potassium glutamate (>99%) Sigma G1149
RTS amino acid sampler 5 Prime 2401530
Sodium chloride (99%) Fluorochem 94554
Supelclean LC-18 SPE C-18 SPE column (1 g) Sigma 505471
Yeast Extract Melford Y1333
Equipment
Platereader BMG Omega

References

  1. Carbonell, P., et al. An automated Design-Build-Test-Learn pipeline for enhanced microbial production of fine chemicals. Communications Biology. 1, 66 (2018).
  2. Gregorio, N. E., Levine, M. Z., Oza, J. P. A user’s guide to cell-free protein synthesis. Methods Protocols. 2 (1), 24 (2019).
  3. Zimmerman, E. S., et al. Production of site-specific antibody-drug conjugates using optimized non-natural amino acids in a cell-free expression system. Bioconjugate Chemistry. 25 (2), 351-361 (2014).
  4. Wiegand, D. J., Lee, H. H., Ostrov, N., Church, G. M. Cell-free protein expression using the rapidly growing bacterium Vibrio natriegens. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (145), e59495 (2019).
  5. Moore, S. J., et al. A Streptomyces venezuelae cell-free toolkit for synthetic biology. ACS Synthetic Biology. 10 (2), 402-411 (2021).
  6. Xu, H., Liu, W. -. Q., Li, J. Translation related factors improve the productivity of a Streptomyces-based cell-free protein synthesis system. ACS Synthetic Biology. 9 (5), 1221-1224 (2020).
  7. Yim, S. S., et al. Multiplex transcriptional characterizations across diverse bacterial species using cell-free systems. Molecular Systems Biology. 15 (8), 8875 (2019).
  8. Moore, S. J., et al. Rapid acquisition and model-based analysis of cell-free transcription-translation reactions from nonmodel bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (19), 4340-4349 (2018).
  9. Zawada, J. F., et al. Microscale to manufacturing scale-up of cell-free cytokine production–a new approach for shortening protein production development timelines. Biotechnology and Bioengineering. 108 (7), 1570-1578 (2011).
  10. Geertz, M., Shore, D., Maerkl, S. J. Massively parallel measurements of molecular interaction kinetics on a microfluidic platform. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (41), 16540-16545 (2012).
  11. McManus, J. B., Emanuel, P. A., Murray, R. M., Lux, M. W. A method for cost-effective and rapid characterization of engineered T7-based transcription factors by cell-free protein synthesis reveals insights into the regulation of T7 RNA polymerase-driven expression. Archives of Biochemistry and Biophysics. 674, 108045 (2019).
  12. McManus, J. B., et al. A method for cost-effective and rapid characterization of genetic parts. bioRxiv. , (2021).
  13. Park, J., Yim, S. S., Wang, H. H. High-throughput transcriptional characterization of regulatory sequences from bacterial Biosynthetic Gene Clusters. ACS Synthetic Biology. , (2021).
  14. Caschera, F., Noireaux, V. Synthesis of 2.3 mg/ml of protein with an all Escherichia coli cell-free transcription-translation system. Biochimie. 99, 162-168 (2014).
  15. Caschera, F., Noireaux, V. A cost-effective polyphosphate-based metabolism fuels an all E. coli cell-free expression system. Metabolic Engineering. 27, 29-37 (2015).
  16. Shin, J., Noireaux, V. Efficient cell-free expression with the endogenous E. coli RNA polymerase and sigma factor 70. Journal of Biological Engineering. 4, 8 (2010).
  17. Karim, A. S., Heggestad, J. T., Crowe, S. A., Jewett, M. C. Controlling cell-free metabolism through physiochemical perturbations. Metabolic Engineering. 45, 86-94 (2018).
  18. Cai, Q., et al. A simplified and robust protocol for immunoglobulin expression in Escherichia coli cell-free protein synthesis systems. Biotechnology Progress. 31 (3), 823-831 (2015).
  19. Garenne, D., Thompson, S., Brisson, A., Khakimzhan, A., Noireaux, V. The all-E. coli TXTL toolbox 3.0: New capabilities of a cell-free synthetic biology platform. Synthetic Biology. , (2021).
  20. Goering, A. W., et al. In vitro reconstruction of nonribosomal peptide biosynthesis directly from DNA using cell-free protein synthesis. ACS Synthetic Biology. 6 (1), 39-44 (2017).
  21. Khatri, Y., et al. Multicomponent microscale biosynthesis of unnatural cyanobacterial indole alkaloids. ACS Synthetic Biology. 9 (6), 1349-1360 (2020).
  22. Zhuang, L., et al. Total in vitro biosynthesis of the nonribosomal macrolactone peptide valinomycin. Metabolic Engineering. 60, 37-44 (2020).
  23. Hoskisson, P. A., Seipke, R. F. Cryptic or silent? The known unknowns, unknown knowns, and unknown unknowns of secondary metabolism. mBio. 11 (5), 02642 (2020).
  24. Bentley, S. D., et al. Complete genome sequence of the model actinomycete Streptomyces coelicolor A3(2). Nature. 417 (6885), 141-147 (2002).
  25. Li, J., Wang, H., Kwon, Y. -. C., Jewett, M. C. Establishing a high yielding Streptomyces-based cell-free protein synthesis system. Biotechnology and Bioengineering. 114 (6), 1343-1353 (2017).
  26. Moore, S. J., Lai, H. -. E., Needham, H., Polizzi, K. M., Freemont, P. S. Streptomyces venezuelae TX-TL – a next generation cell-free synthetic biology tool. Biotechnology Journal. 12 (4), (2017).
  27. Kim, W., et al. Comparative genomics determines strain-dependent secondary metabolite production in Streptomyces venezuelae strains. Biomolecules. 10 (6), 864 (2020).
  28. Phelan, R. M., et al. Development of next generation synthetic biology tools for use in Streptomyces venezuelae. ACS Synthetic Biology. 6 (1), 159-166 (2017).
  29. Song, J. Y., et al. Complete genome sequence of Streptomyces venezuelae ATCC 15439, a promising cell factory for production of secondary metabolites. Journal of Biotechnology. 219, 57-58 (2016).
  30. Bush, M. J., Bibb, M. J., Chandra, G., Findlay, K. C., Buttner, M. J. Genes required for aerial growth, cell division, and chromosome segregation are targets of WhiA before sporulation in Streptomyces venezuelae. mBio. 4 (5), 00684 (2013).
  31. Schumacher, M. A., et al. The crystal structure of the RsbN-σBldN complex from Streptomyces venezuelae defines a new structural class of anti-σ factor. Nucleic Acids Research. 46 (14), 7405-7417 (2018).
  32. Ramos-León, F., et al. A conserved cell division protein directly regulates FtsZ dynamics in filamentous and unicellular actinobacteria. Elife. 10, 63387 (2021).
  33. Bush, M. J., Tschowri, N., Schlimpert, S., Flärdh, K., Buttner, M. J. c-di-GMP signalling and the regulation of developmental transitions in Streptomycetes. Nature Reviews. Microbiology. 13 (12), 749-760 (2015).
  34. Ehrlich, J., Gottlieb, D., Burkholder, P. R., Anderson, L. E., Pridham, T. G. Streptomyces venezuelae, n. sp., the source of chloromycetin. Journal of Bacteriology. 56 (4), 467-477 (1948).
  35. Inahashi, Y., et al. Watasemycin biosynthesis in Streptomyces venezuelae: thiazoline C-methylation by a type B radical-SAM methylase homologue. Chemical Science. 8 (4), 2823-2831 (2017).
  36. Jakeman, D. L., et al. Antimicrobial activities of jadomycin B and structurally related analogues. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 53 (3), 1245-1247 (2009).
  37. Kodani, S., Sato, K., Hemmi, H., Ohnish-Kameyama, M. Isolation and structural determination of a new hydrophobic peptide venepeptide from Streptomyces venezuelae. Journal of Antibiotics. 67 (12), 839-842 (2014).
  38. Akey, D. L., et al. Structural basis for macrolactonization by the pikromycin thioesterase. Nature Chemical Biology. 2 (10), 537-542 (2006).
  39. Bai, C., et al. Exploiting a precise design of universal synthetic modular regulatory elements to unlock the microbial natural products in Streptomyces. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112 (39), 12181-12186 (2015).
  40. Moore, S. J., et al. EcoFlex: A multifunctional MoClo kit for E. coli synthetic biology. ACS Synthetic Biology. 5 (10), 1059-1069 (2016).
  41. Sun, Z. Z., et al. Protocols for implementing an Escherichia coli based TX-TL cell-free expression system for synthetic biology. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (79), e50762 (2013).
  42. Kim, D. M., Choi, C. Y. A semicontinuous prokaryotic coupled transcription/translation system using a dialysis membrane. Biotechnology Progress. 12 (5), 645-649 (1996).
  43. Liu, Y., Fritz, B. R., Anderson, M. J., Schoborg, J. A., Jewett, M. C. Characterizing and alleviating substrate limitations for improved in vitro ribosome construction. ACS Synthetic Biology. 4 (4), 454-462 (2015).
  44. Bindels, D. S., et al. mScarlet: a bright monomeric red fluorescent protein for cellular imaging. Nature Methods. 14, 53-56 (2017).
  45. Hopword, D. A., Kieser, T., Bibb, M. J., Buttner, M. J., Chater, K. Practical Streptomyces genetics. John Innes Foundation. , (2000).
  46. Hunter, D. J. B., Bhumkar, A., Giles, N., Sierecki, E., Gambin, Y. Unexpected instabilities explain batch-to-batch variability in cell-free protein expression systems. Biotechnology and Bioengineering. 115 (8), 1904-1914 (2018).
  47. Dopp, J. L., Jo, Y. R., Reuel, N. F. Methods to reduce variability in E. coli-based cell-free protein expression experiments. Synthetic and Systems Biotechnology. 4 (4), 204-211 (2019).
  48. Hoff, G., Bertrand, C., Piotrowski, E., Thibessard, A., Leblond, P. Genome plasticity is governed by double strand break DNA repair in Streptomyces. Scientific Reports. 8, 5272 (2018).
  49. Bibb, M. J. Regulation of secondary metabolism in streptomycetes. Current Opinion in Microbiology. 8 (2), 208-215 (2005).
  50. Weber, T., et al. antiSMASH 3.0-a comprehensive resource for the genome mining of biosynthetic gene clusters. Nucleic Acids Research. 43 (1), 237-243 (2015).
  51. Navarro-Muñoz, J. C., et al. A computational framework to explore large-scale biosynthetic diversity. Nature Chemical Biology. 16, 60-68 (2020).
  52. Alanjary, M., et al. The Antibiotic Resistant Target Seeker (ARTS), an exploration engine for antibiotic cluster prioritization and novel drug target discovery. Nucleic Acids Research. 45 (1), 42-48 (2017).
  53. Medema, M. H., Fischbach, M. A. Computational approaches to natural product discovery. Nature Chemical Biology. 11 (9), 639-648 (2015).
  54. Whitford, C. M., Cruz-Morales, P., Keasling, J. D., Weber, T. The Design-Build-Test-Learn cycle for metabolic engineering of Streptomycetes. Essays in Biochemistry. , (2021).
check_url/63012?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Toh, M., Chengan, K., Hanson, T., Freemont, P. S., Moore, S. J. A High-Yield Streptomyces Transcription-Translation Toolkit for Synthetic Biology and Natural Product Applications. J. Vis. Exp. (175), e63012, doi:10.3791/63012 (2021).

View Video