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序列可编程的定向进化系统在加速生物工程方面具有巨大潜力。多样性生成反转录元件（diversity-generating retroelements，DGRs）是天然的高频突变系统，广泛分布于原核生物和噬菌体中，能够在靶基因中由模板指定的位点引入多样化突变。在此，我们表明，DGRs 可以被导入大肠杆菌并重新编程，以实现对用户定义靶基因的连续、迭代诱变。我们表明，DGR 模板 RNA 可被重新编程以实现基因特异性和残基特异性的诱变，同时使未被靶向的邻近残基保持不变。此外，我们建立了一种持续性的、由 DGR 驱动并结合 F 质粒介导的靶基因水平基因转移（HGT-DGR）的诱变体系，可将靶基因转入新宿主中，以逐步积累靶标特异性突变。经过七轮迭代 HGT-DGR 诱变后，在靶片段中腺嘌呤位点上的平均突变负荷约为 6%，生成了包含 40% 突变序列的多样化变体文库，且突变变体之间两两比较的汉明距离中位数为 4。HGT-DGR 可对同一靶基因或不同用户指定片段进行迭代多样化，这一点已通过对 M. mazei 吡咯赖氨酰-tRNA 合成酶进行定向进化以实现非天然氨基酸掺入而得到证明。HGT-DGR 提供了一种简单、低成本、序列可编程的系统，可对任意靶序列实现迭代式、位点特异性且可调控的体内诱变，适用于生物技术和医学领域。
通过大肠杆菌中的多样性生成逆转录元件实现连续靶标特异性诱变与快速基因进化 | bioRxiv
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通过大肠杆菌中的多样性生成逆转录元件实现连续靶标特异性诱变与快速基因进化
Yang Liu， Yangqi Gu， Ganesh Agam， Fabian Rehm， Martin Spinck， Jason Chin， Philipp Holliger
doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.21.739853
Yang Liu 1 MRC 分子生物学实验室； 在 Google Scholar 上查找此作者 在 PubMed 上查找此作者 在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议公开提供。
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发布于 2026 年 7 月 22 日。
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通过大肠杆菌中的多样性生成逆转录元件实现连续靶标特异性诱变与快速基因进化
Yang Liu， Yangqi Gu， Ganesh Agam， Fabian Rehm， Martin Spinck， Jason Chin， Philipp Holliger
bioRxiv 2026.07.21.739853； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.21.739853
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通过大肠杆菌中的多样性生成逆转录元件实现连续靶标特异性诱变与快速基因进化
Yang Liu， Yangqi Gu， Ganesh Agam， Fabian Rehm， Martin Spinck， Jason Chin， Philipp Holliger
bioRxiv 2026.07.21.739853； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.21.739853
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.21.739853v1?rss=1
🏷️ 定向进化 靶向诱变 多样性生成逆转录元件 大肠杆菌 水平基因转移 非天然氨基酸掺入