Streamlining minimal bacterial genomes : Analysis of the pan bacterial essential genome, and a novel strategy for random genome deletions in Mycoplasma pneumoniae

Abstract

Understanding what constitutes a true Minimal Cell is a key challenge in synthetic biology. In this work, we present two new tools to aid in this endeavour. i) A novel methodology for minimising the Mycoplasma pneumoniae genome via random deletions of genetic material. This protocol utilises the Cre Lox system coupled with random transposon mutagenesis to create a population with random lox sites dispersed around the genome. This allows for a population of cells containing a high variability of large and small-scale deletions ranging from 50bp to 25Kb within M. pneumoniae. ii) The first large scale analysis of the essentiality of genes from multiple bacterial species, and how the composition and function of the essential genome of a bacterium changes based on the genome’s complexity.

Discernir cuales son los componentes que podrían constituir una célula mínima es un desafío clave para la Biología Sintética. En esta tesis, se presentan dos nuevas herramientas para facilitar esta tarea. (i) Una nueva metodología para minimizar el genoma de Mycoplasma pneumoniae mediante la deleción aleatoria de material genético. Esta técnica combina el sistema Cre/lox con la mutagénesis aleatoria mediada por transposones para generar poblaciones bacterianas en las que los sitios lox están distribuidos de manera aleatoria a lo largo de su genoma. Esto permite la generación de poblaciones bacterianas en las que el tamaño de las deleciones efectuadas varia desde 50 pb hasta 25 kb. (ii) El primer análisis a gran escala de la esencialidad genética en múltiples especies bacterianas, y cómo la composición y función del grupo de genes esenciales de una bacteria cambia en función de la complejidad de su genoma.