Self-replication of circular DNA by a self-encoded DNA polymerase through rolling-circle replication and recombination

滚动圆复制 重组酶 DNA复制 生物 DNA聚合酶 体外重组 遗传学 DNA 染色体复制控制 DNA聚合酶Ⅱ 重组酶聚合酶扩增 基因 实时聚合酶链反应 重组 聚合酶链反应 基因表达 逆转录酶 分子克隆
作者
Yoshihiro Sakatani,Tetsuya Yomo,Norikazu Ichihashi
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:8 (1) 被引量:43
标识
DOI:10.1038/s41598-018-31585-1
摘要

A major challenge in constructing artificial cells is the establishment of a recursive genome replication system coupled with gene expression from the genome itself. One of the simplest schemes of recursive DNA replication is the rolling-circle replication of a circular DNA coupled with recombination. In this study, we attempted to develop a replication system based on this scheme using self-encoded phi29 DNA polymerase and externally supplied Cre recombinase. We first identified that DNA polymerization is significantly inhibited by Cre recombinase. To overcome this problem, we performed in vitro evolution and obtained an evolved circular DNA that can replicate efficiently in the presence of the recombinase. We also showed evidence that during replication of the evolved DNA, the circular DNA was reproduced through recombination by Cre recombinase. These results demonstrate that the evolved circular DNA can reproduce itself through gene expression of a self-encoded polymerase. This study provides a step forward in developing a simple recursive DNA replication system for use in an artificial cell.

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