Genetic Modification of Cyanobacteria by Conjugation Using the CyanoGate Modular Cloning Toolkit

Grant A. R. Gale; Alejandra  A. Schiavon Osorio; Anton Puzorjov; Baojun Wang; Alistair  J. McCormick

doi:10.3791/60451

Modyfikacja genetyczna cyjanobakterii przez koniugację przy użyciu modułowego zestawu narzędzi do...

JoVE Journal
Biology

This content is Free Access.

JoVE Journal Biology

Genetic Modification of Cyanobacteria by Conjugation Using the CyanoGate Modular Cloning Toolkit

Modyfikacja genetyczna cyjanobakterii przez koniugację przy użyciu modułowego zestawu narzędzi do klonowania CyanoGate

Full Text

17,208 Views

08:25 min

October 31, 2019

DOI: 10.3791/60451-v

Grant A. R. Gale*^1,2,3, Alejandra A. Schiavon Osorio*^1,2, Anton Puzorjov*^1,2, Baojun Wang^2,3, Alistair J. McCormick^1,2

¹Institute of Molecular Plant Sciences, School of Biological Sciences,University of Edinburgh, ²Centre for Synthetic and Systems Biology,University of Edinburgh, ³Institute of Quantitative Biology, Biochemistry and Biotechnology, School of Biological Sciences,University of Edinburgh

Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This study presents a protocol for assembling a self-replicating vector using the CyanoGate modular cloning toolkit and introducing it into cyanobacterial hosts through conjugation. It emphasizes the importance of these techniques for simplifying the design and cloning of heterologous DNA in cyanobacteria, which are valuable for synthetic biology applications.

Key Study Components

Research Area

Synthetic biology
Biotechnology
Cyanobacterial genetic engineering

Background

Cyanobacteria are significant photosynthetic microbes used in renewable biotechnology.
Conjugation is a method for introducing DNA into cyanobacteria that are not naturally transformable.
Robust techniques are necessary for DNA cloning in various cyanobacterial species.

Methods Used

Assembly of self-replicating vectors using CyanoGate toolkit.
Conjugation to introduce DNA into cyanobacteria.
Characterization using plate readers and flow cytometry.

Main Results

Successful construction and verification of the cpcBA-eYFP vector.
Demonstrated successful conjugation in Synechocystis PCC 6803 and Synechococcus elongatus UTEX 2973.
Establishing techniques for selecting transgenic cyanobacteria.

Conclusions

The study illustrates a reliable method for genetic manipulation of cyanobacteria.
It highlights advancements in tools for synthetic biology and renewable applications.

Frequently Asked Questions

What is the significance of these techniques in synthetic biology?

They simplify the introduction of heterologous DNA into cyanobacteria, enhancing their utility in renewable biotechnology.

How do conjugation and transformation differ?

Conjugation is a method for transferring DNA between bacteria, while transformation typically involves direct uptake of DNA by a bacterial cell.

Which cyanobacterial strains were used in this study?

The study used Synechocystis PCC 6803 and Synechococcus elongatus UTEX 2973.

What are the expected outcomes of successful genetic manipulation?

Expected outcomes include the expression of introduced genes and the development of transgenic cyanobacterial strains.

What tools were utilized for the characterization of transformed strains?

Plate readers and flow cytometry were employed for characterization.

Is there any particular care needed during the procedures?

Yes, proper handling of cyanobacterial and E.coli strains is crucial to prevent contamination and ensure successful experiments.

Tutaj prezentujemy protokół opisujący, jak i) złożyć samoreplikujący się wektor za pomocą modułowego zestawu narzędzi do klonowania CyanoGate, ii) wprowadzić wektor do sinicowego gospodarza przez koniugację, oraz iii) scharakteryzować transgeniczne szczepy sinic za pomocą czytnika płytek lub cytometrii przepływowej.

Sinice są ważną gromadą mikroorganizmów fotosyntetycznych, które są coraz częściej uznawane za użyteczne platformy dla zastosowań biologii syntetycznej i biotechnologii odnawialnej. Dlatego ważne jest opracowanie solidnych technik upraszczających projektowanie, klonowanie i wprowadzanie heterologicznego DNA do różnych gatunków sinic. Tak więc ta technika demonstruje dobrze znaną metodę zwaną koniugacją lub kojarzeniem trirodzicielskim w celu wprowadzenia DNA do gatunków sinic, które nie są naturalnie przekształcane.

Koniugację z powodzeniem przeprowadzono w szerokiej gamie szczepów sinic, od jednokomórkowych do wielokomórkowych gatunków nitkowatych. Jeśli próbujesz tej techniki po raz pierwszy, pamiętaj, aby ostrożnie obchodzić się zarówno ze szczepami sinic, jak i E.coli. Na przykład nie wiruj powyżej wartości podanych w protokole i nie wiruj.

View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos