Repurposing Native Non-Homologous End Joining for Multicopy Random Integration in Wickerhamomyces ciferrii

同源重组 基因组 计算生物学 基因组工程 重新调整用途 基因组编辑 酿酒酵母 计算机科学 生物 遗传学 非同源性末端接合 串联 同源定向修复 代谢工程 清脆的 串联重复 酵母 解码方法 DNA 碱基对 端到端原则 人类基因组 编码(内存) 数据集成
作者
Seong-Rae Lee,Yubeen Seo,Pyung Cheon Lee
出处
期刊:ACS Synthetic Biology [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acssynbio.6c00436
摘要

ABSTRACT Wickerhamomyces ciferrii is a non-model diploid yeast that naturally produces tetraacetyl phytosphingosine (TAPS), a sphingoid base used in cosmetic and dermatological applications. However, its strong preference for non-homologous end joining (NHEJ) over homologous recombination (HR) limits conventional genome editing, while disruption of LIG4 , a core NHEJ gene, compromises cellular fitness. Here, we repurposed native NHEJ activity to develop a homology-independent multicopy genome integration platform for W. ciferrii . The platform combines three optimized donor-design features: telomeric end-shielding with two tandem copies of an 11 bp repeat to improve linear donor persistence, a defective URA5 auxotrophic marker to enrich multicopy integrants, and 5′-phosphorylated donor termini to enhance transformant recovery and integration output. These features were consolidated into the platform vector pTdmVU5. As a metabolic engineering demonstration, multicopy integration of LCB1 and LCB2 , encoding the two subunits of serine palmitoyltransferase, increased TAPS titer by 2.7-fold. This work converts the native NHEJ bias of W. ciferrii from a barrier to precise genome editing into a practical tool for pathway amplification and establishes a framework for engineering NHEJ-dominant non-model yeasts.

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