最近，天津大学元英进教授团队在Nature Communications杂志在线发表了题为“In vitro DNA SCRaMbLE”的研究论文，成功开发了一种构建结构变异文库的体外DNA重排方法（模式图附后），实现了代谢通路优化，为表型和结构变异基因型关联分析提供了一种简便工具，该项成果有望在文库构建和代谢工程等领域得到广泛应用。该研究得到国家科技项目的支持。

体外DNA重排模式图

在该研究中，研究人员构建了Cre酶与包含多loxPsym位点DNA的体外反应体系，产生了含有基因删除、反转和复制的结构变异文库，并且使用单分子实时测序技术表征了结构变异文库的多样性。为了进一步展示体外DNA重排技术的应用，研究人员以酵母体内生产β-胡萝卜素的代谢通路为例，利用自上而下和自下而上两种策略，通过相关转录单元的重排提高了β-胡萝卜素的产量。同时借助重排后代谢通路结构与β-胡萝卜素产量的关联分析，研究人员发现crtI基因的复制与反转均可导致β-胡萝卜素产量的提升。该体外重排技术提供了一种独特且高效的构建DNA文库方法，不仅有助于开展便捷的表型和结构变异基因型关联分析，而且对结构变异的基础研究与代谢通路的工程优化具有重要意义。