OMEGA - R 系统：靶向随机诱变技术的新突破

为解决靶向随机诱变工具稀缺问题，研究人员开发 OMEGA - R 系统，其性能优异，应用潜力大。

　　本研究介绍的专性移动元件引导活性（OMEGA）-R 系统已达到技术就绪水平（TRL）4 级，这意味着它已使用特性明确的大肠杆菌（Escherichia coli）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）菌株，以及两种最先进的高通量筛选技术在实验室成功验证。虽然 OMEGA - R 在诱变效率和窗口长度方面有显著提升，但在全面应用前仍有诸多挑战需要解决。这包括提高诱变效率和可控性、降低对靶相邻基序（TAM）的依赖、开展更全面的应用测试，以及优化体内应用的递送方法 。克服这些挑战需要定向进化和酶工程技术的进步，例如开发更有效且不依赖 TAM 的 IscB 突变体以拓宽 OMEGA - R 的应用，以及改进递送技术，如开发更有效的脂质纳米颗粒或病毒载体。此外，OMEGA - R 在临床环境中的应用将取决于能否获得监管批准，以及制定全面的指南来确保安全性和有效性。一旦满足这些准备标准，OMEGA - R 系统将被视为诱变育种、定向进化和基因治疗的潜在方法，也是扩展基因组编辑应用工具包的有力途径。

亮点：

• 创新的 OMEGA - R 系统整合了 SpyCatcher - enIscB 和 PolI3M - TBD - SpyTag，在靶向随机诱变方面比现有技术表现更优。
• OMEGA - R 的突变率达到每代 1.4×10^–5碱基对，窗口长度延长，对连续进化过程至关重要。
• OMEGA - R 与高通量筛选技术，如荧光激活液滴分选（FADS）和噬菌体辅助连续进化（PACE）兼容性良好。
• 通过 OMEGA - R 成功获得了对开发先进生物技术工具具有重要价值的高性能绿色荧光蛋白（GFP）和自环化核酶突变体。
• OMEGA - R 在基因编辑系统、药物合成、食品加工、生物固碳、生物燃料生产等领域，以及为作物和微生物育种生成靶向突变体文库方面，具有广泛的应用潜力，可用于识别一系列突变体，尤其是具有经济效益的工业酶。

摘要：靶向随机诱变对育种、定向进化和基因功能研究至关重要，但高效工具仍然稀缺。在此，研究人员提出了 OMEGA - R，这是一种创新的靶向随机诱变系统，它整合了 SpyCatcher - enIscB 和 PolI3M - TBD - SpyTag，在蛋白质大小、诱变效率、窗口长度和连续性等关键指标上优于现有的先进技术。OMEGA - R 在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌中均显著提高了靶向诱变率，达到每代 1.4×10^–5碱基对（bpg），且脱靶效应极小。该系统还与高通量筛选（HTS）技术，包括 FADS 和 PACE，表现出出色的兼容性。利用 OMEGA - R，研究人员成功在 T7 启动子（pT7）、核糖体结合位点（RBS）、超折叠绿色荧光蛋白（sfGFP）和自环化核酶（AR）中鉴定出一系列有效突变，这些突变对开发高性能生物技术工具具有重要价值。这些发现凸显了 OMEGA - R 的高效性和广泛的应用潜力。