使用RNA引导的内切核酸酶在非常规酵母中基因靶向的制作方法

文档序号:11632865阅读:263来源:国知局
使用RNA引导的内切核酸酶在非常规酵母中基因靶向的制造方法与工艺
本申请要求2014年8月13日提交的美国临时申请62/036652的权益,该文献全文以引用方式并入本文。本发明涉及分子生物学领域。具体地,本发明涉及使用rna引导的内切核酸酶(rgen)在非常规酵母中基因靶向。以电子方式递交的序列表的引用通过efs-web以电子方式将序列表的正式文本作为ascii格式的序列表递交,该文件名称为“20150721_cl6272wopct_sequencelisting_st25.txt”,创建日期为2015年7月21日,文件大小为411千字节,并且该文件与本说明书同时提交。在这一ascii格式的文件中包含的序列表为所述说明书的一部分并且全文以引用方式并入本文。
背景技术
:理解基因在生物体内的功能的有效方法是抑制其表达。基因表达的抑制可例如通过中断或删除基因的dna序列,产生基因的“敲除”来实现(austin等人,nat.genetics36:921-924)。基因敲除主要通过同源重组(hr)(适用于从细菌到哺乳动物的大量生物体的技术)来进行。用于研究基因功能的另一种工具可通过基因“敲入”,其也通常由hr来进行。用于基因靶向目的的hr(敲除或敲入)可利用外源提供的dna的存在,所述dna具有与靶位点的同源性。虽然由hr靶向基因是有效的工具,但其可能是复杂的劳动密集型程序。使用hr的大部分研究通常已经限为敲除路径中的单个基因而不是多个基因,因为hr通常难以以高性价比方式放大。该困难在其中hr不是有效的生物体中加剧。此类低效率通常迫使实践者依赖可选的表型或外源性标记物来帮助鉴定发生期望的hr事件的细胞。已经示出用于基因靶向的hr在靶向dna位点包含双链断裂时增强(rudin等人,genetics122:519-534;smih等人,nucl.acidsres.23:5012-5019)。用于引入双链断裂的策略因此有利于开发hr介导的dna靶向。例如,已将锌指核酸酶工程化来切割特异性dna位点,从而导致当供体dna存在时在该位点处增强的hr水平(bibikova等人,science300:764;bibikova等人,mol.cell.biol21:289-297)。类似地,还已经开发了人造大范围核酸酶(归位内切核酸酶)和转录激活因子样效应物(tale)核酸酶用于hr介导的dna靶向(epinat等人,nucleicacidsres.31:2952-2962;miller等人,nat.biotech.29:143-148)。编码crispr(聚集状规则间隔的短回文重复序列)dna切割体系的基因座唯一地存在于约40%细菌基因组和大多数古细菌基因组中(horvath和barrangou,science327:167-170;karginov和hannon,mol.cell37:7-19)。具体地讲,已经开发了ii型cripsr体系的crispr缔合的(cas)rna引导的内切核酸酶(rgen),cas9,作为引入位点特异性dna链断裂的方式((2015年3月19日公布的国专利申请us2015-0082478a1和2015年2月26日公布的us2015-0059010a1,两者均全文以引用方式并入本文)。可设计cas9的rna组分的序列使得cas9识别并切割包含下列的dna:(i)与rna组分的一部分互补的序列和(ii)前间区序列邻近基序(pam)序列。天然cas9/rna复合物包含两个rna序列,crisprrna(crrna)和反式激活crisprrna(tracrrna)。crrna包含,在5’-至-3’方向上,与dna靶位点互补的独特序列和由crispr基因座(crrna源自所述基因座)的重复区编码的序列的一部分。tracrrna包含,在5’-至-3’方向上,与crrna的重复区退火的序列和包含茎环的部分。目前的工作已经导致了向导rna(grna)的开发,所述向导rna为嵌合序列,其包含在5’-至-3’方向上连接至tracrrna的crrna(美国临时专利申请61/868,706,提交于2013年8月22日)。在真核细胞中表达rna组分,诸如grna以进行cas9介导的dna靶向的方法已经使用rna聚合酶iii(poliii)启动子,其允许具有预先限定的未修饰的5’-端和3’-端的rna的转录(dicarlo等人,nucleicacidsres.41:4336-4343;ma等人,mol.ther.nucleicacids3:e161)。该策略已经成功应用于多种不同物种的细胞,包括玉米和大豆(美国临时专利申请61/868,706,2013年8月22日提交),以及人类、小鼠、斑马鱼、木霉属和酿酒酵母。然而,如现在在本专利申请中所公开的,使用poliii启动子-转录grna在非常规酵母诸如解脂耶氏酵母中进行cas9-介导的dna靶向已被证明是困难的。因此,用于产生cas9的rna组分的其它方式对于在非常规酵母中提供cas9介导的dna靶向是有意义的。技术实现要素:在一个实施方案中,本公开涉及一种非常规酵母,其包含至少一种rna引导的内切核酸酶(rgen),所述rna引导的内切核酸酶包含至少一种不具有5’-端的rna组分,其中所述rna组分包含与酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列互补的序列,其中所述rgen可结合到靶位点序列。rgen还可结合到并切割靶位点。在一个实施方案中,非常规酵母为选自下列属的成员:耶氏酵母属、毕赤酵母属、许旺氏酵母属、克鲁维酵母属、arxula属、丝孢酵母属、假丝酵母属、黑粉菌属、球拟酵母属、接合酵母属、三角酵母属、隐球酵母属、红酵母属、法夫酵母属、掷孢酵母属和管囊酵母属。在一个实施方案中,所述rgen包含crispr(聚集状规则间隔的短回文重复序列)-缔合的(cas)蛋白质-9(cas9)氨基酸序列。cas9蛋白质可以为链球菌cas9蛋白质,然而rna组分可包含向导rna(grna),所述向导rna包含可操作地连接至反式激活crisprrna(tracrrna)的crisprrna(crrna)。pam(前间区序列邻近基序)序列可邻近靶位点序列。rgen还可结合到并切割靶位点。由核苷酸序列转录的rna可自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中所述rna组分不具有5’端。所述核酶可包括锤头核酶、丁型肝炎病毒核酶、i组内含子核酶、rnasep核酶、或发夹型核酶。由核苷酸序列转录的rna可以为不自催化地去除核酶从而产生不具有5’端的核酶-rna组分融合分子的rna分子。在一个实施方案中,本公开涉及一种非常规酵母,其包含cas内切核酸酶和多核苷酸序列,所述多核苷酸序列包含可操作地连接至至少一个核苷酸序列的启动子,其中所述核苷酸序列包含编码在编码rna组分的dna序列上游的核酶的dna序列,其中所述rna组分包含与酵母中染色体或附加体上的靶位点序列互补的可变靶向结构域,其中所述rna组分可与cas内切核酸酶形成rna-引导的内切核酸酶(rgen),其中所述rgen可结合到靶位点序列。在一个实施方案中,本文所述的方法包括一种用于修饰非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点的方法,所述方法包括向非常规酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码rna组分上游的核酶的dna序列,其中由第二重组dna构建体转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中所述cas9内切核酸酶在所述靶位点处引入单链或双链断裂。在一个实施方案中,本文所述的方法包括一种用于修饰非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点的方法,所述方法包括向非常规酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码核酶-rna组分融合分子的dna序列,其中所述核酶-rna组分融合分子和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen在所述靶位点处引入单链或双链断裂。所述方法还可包括鉴定在所述靶位点处具有修饰的至少一种非常规酵母细胞,其中所述修饰包括所述靶位点中的一个或多个核苷酸的至少一个缺失或替换。所述方法还可包括向所述酵母提供供体dna,其中所述供体dna包含目的多核苷酸。在一个实施方案中,本文所述的方法包括一种用于编辑非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列的方法,所述方法包括向非常规酵母提供多核苷酸修饰模板dna,包含编码cas内切核酸酶的dna序列的第一重组dna构建体,和包含编码rna组分上游的核酶的dna序列的第二重组dna构建体,其中由第二重组dna构建体转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中所述cas9内切核酸酶在所述酵母的染色体或附加体中的所述靶位点处引入单链或双链断裂,其中所述多核苷酸修饰模板dna包含所述核苷酸序列的至少一个核苷酸修饰。在一个实施方案中,本文所述的方法包括一种用于使非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列沉默的方法,所述方法包括向非常规酵母提供至少第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码失活的cas9内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含可操作地连接至至少一个多核苷酸的启动子,其中所述至少一个多核苷酸编码核酶-rna组分融合分子,其中所述核酶-rna组分融合分子和失活的cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen结合到所述酵母的染色体或附加体中的所述核苷酸序列,从而阻断所述核苷酸序列的转录。在一个实施方案中,本文所述的方法包括用于产生非常规酵母中基因修饰用多重向导rna的高通量方法,所述方法包括:a)提供重组dna构建体,所述重组dna构建体包含以5’至3’的顺序可操作地连接至下列的启动子:编码核酶的第一dna序列、编码反向选择剂的第二dna序列、编码向导rna的cer结构域的第三dna序列和终止子序列;b)向(a)的重组dna构建体提供至少一个寡核苷酸双链体,其中所述寡核苷酸双链体源自包含能够编码向导rna靶序列的可变靶向结构域(vt)的dna序列的第一单链寡核苷酸与包含编码可变靶向结构域的dna序列的互补序列的第二单链寡核苷酸的组合;c)将(a)的反向选择剂与(b)的至少一个寡双链体交换,从而形成重组dna构建体库,其各自包含能够编码向导rna的可变靶向结构域的dna序列;以及,d)转录(c)的重组dna构建体库,从而形成核酶-向导rna库。附图和序列简述图1:单向导多核苷酸诸如单向导rna(sgrna)的结构模型。可变靶向(vt)结构域示为灰色。cas9内切核酸酶识别(cer)结构域示为黑色。图2a:经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒。fba1启动子示为黑色,并且编码具有c末端sv40核定位信号(nls)的cas9的开放阅读框示为浅灰色。图2b:经耶氏酵母优化的pre-sgrnargr表达盒(rgr,核酶-sgrna-核酶)。fba1启动子示为黑色,锤头(hh)核酶示为深灰色,单向导rna(sgrna)示为浅灰色,并且hdv核酶以竖条纹形式示出。图2c:经耶氏酵母优化的pre-sgrnarg表达盒(rg,核酶-sgrna)。fba1启动子示为黑色,锤头(hh)核酶示为深灰色,单向导rna(sgrna)示为浅灰色,并且sup4终止子以竖条纹形式示出。图3a:pzufcas9(seqidno:14)质粒包含图2a中所示的经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒。复制起点(ars18,f1ori,cole1)以交叉影线示出,并且可选标记物(ura3,amp)呈灰色。图3b:pzufcas9/poliii-sgrna质粒包含图2a中所示的经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒,和用于在耶氏酵母中靶向leu2-3的ylsnr52(poliii启动子,表示为“yl52”)-sgrna表达盒。尽管未示出,但sgrna盒还包含酿酒酵母sup4基因转录终止子序列。复制起点(ars18,f1ori,cole1)以交叉影线示出,并且可选标记物(ura3,amp)呈灰色。图3c:prf38质粒(seqidno:19)包含用于靶向解脂耶氏酵母中can1基因的序列seqidno:18的经耶氏酵母优化的pre-sgrna表达盒(fba1启动子以白色示出,rgrpre-sgrna以斜条纹示出)。复制起点(ars18,f1ori,cole1)以交叉影线示出,并且可选标记物(ura3,amp)呈灰色。图4b:利用(i)仅pzufcas9(seqidno:14)或者(ii)pzufcas9和包含seqidno:18的经耶氏酵母优化的pre-sgrna表达盒的线性dna转化的解脂耶氏酵母细胞中的瞬时靶向效率(参见实施例3)。y轴指示利用pzufcas9转化的细胞的频率(即,ura+细胞),所述细胞也是刀豆氨酸抗性的(canr)。误差线表示标准偏差。图5:利用pzufcas9(seqidno:14)和包含seqidno:18的经耶氏酵母优化的pre-sgrna表达盒的线性dna转化的解脂耶氏酵母细胞的can1编码区中的cas9/sgrna切割位点的序列图(参见实施例3)。参见野生型(wt)can1序列,can1-1靶位点序列以粗体示出,pam序列加下划线。预测切割位点紧接pam上游的第三核苷酸的5′。插入的核苷酸以斜体表示。每一类突变体(1-18)的数目和频率在右侧表示。该图中示出的序列以seqidno:71-89包括在序列表中,如图中所编号的。图6:利用(i)仅pzufcas9(seqidno:14),(ii)pzufcas9和包含seqidno:18的经耶氏酵母优化的pre-sgrna表达盒(rgr)的线性dna,或(iii)pzufcas9和包含seqidno:25的经耶氏酵母优化的pre-sgrna表达盒(rg)的线性dna转化的解脂耶氏酵母细胞中的瞬时靶向效率(参见实施例4)。y轴指示利用pzufcas9转化的细胞的频率(即,ura+细胞),所述细胞也是刀豆氨酸抗性的(canr)。误差线表示标准偏差。图7:比较通过hr和nhejdna修复路径的突变频率。测定在转化中提供多核苷酸修饰模板dna序列时,由hr(深灰)和nhej(浅灰)进行的cas9/sgrna-介导的dna双链断裂修复的总频率(参见实施例5)。误差线表示标准偏差。图8:由于多核苷酸修饰模板dna序列的类型,在cas9/sgrna-介导的dna双链断裂位点处的hr频率。示出使用点突变模板dna(深灰)、移码模板dna(浅灰)、和大缺失模板dna(白色)的hr频率(参见实施例5)。误差线表示标准偏差。图9:耶氏酵母中在can1基因座处的突变频率(在被cas9/sgrna切割的can1-1位点处修复)不受多核苷酸修饰模板dna存在的影响。由不包括多核苷酸修饰模板dna(深灰色,无模板dna)或包括多核苷酸修饰模板dna(浅灰色,具有模板dna)(两个转化组均包括pzufcas9(seqidno:14)和rgr表达盒[seqidno:18])的转化产生的细胞的刀豆氨酸抗性频率(参见实施例5)。y轴指示利用pzufcas9转化的细胞的频率(即,ura+细胞),所述细胞也是刀豆氨酸抗性的(canr)。误差线表示标准偏差。图10a:prf84质粒(seqidno:41)包含图2a中所示的经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒和seqidno:18的经耶氏酵母优化的rgrpre-sgrna盒(rgrpre-sgrna编码区[“can1rgr”]由斜线示出)。复制起点(ars18,f1ori,cole1)以交叉影线示出,并且可选标记物(ura3,amp)呈灰色。图10b:prf85质粒(seqidno:42)包含图2a中所示的经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒和seqidno:25的经耶氏酵母优化的rgpre-sgrna盒(rgpre-sgrna编码区[“can1rg”]由斜线示出)。复制起点(ars18,f1ori,cole1)以交叉影线示出,并且可选标记物(ura3,amp)呈灰色。图11:通过仅表达cas9(pzufcas9,seqidno:14),或表达(i)cas9和(ii)rgrpre-sgrna(prf84)或rgsgrna(prf85),在耶氏酵母中在can1基因座处的突变频率(参见实施例6)。y轴指示利用每种相应载体转化的细胞的频率(即,ura+细胞),所述细胞也是刀豆氨酸抗性的(canr)。误差线表示标准偏差。图12a-12b:构建hdv-sgrna融合表达盒的高通量克隆盒的示例。图12-a以黑色框示出启动子序列,以灰色框示出编码hdv核酶的dna序列,以水平阴影框示出的是侧接有ii型限制性位点的克隆菌株的反向可选择标记物,以黑色虚线框示出的是与cas9相互作用的sgrna的cer结构域,并且以斜线阴影框示出的是转录终止子。当包含编码可变靶向结构域的dna序列和ii型限制性位点的适当突出物的dna双链体(竖直阴影线框vt)与质粒,dna连接酶和ii型酶混合时,编码可变靶向结构域(vt)的dna序列将置换反向可选择标记物,从而形成hdv-sgrna表达盒(启动子-hdv-vt-cer-终止子)。当转录hdv-sgrna表达盒时,其产生rna转录物(hdv-vt-cer转录物),其中hdv核酶切割任何5’序列。图12-b示出双链dna分子(seqidno:99和seqidno:100的寡聚双链)的一个示例,其包含编码can1-1靶位点的dna序列和克隆入质粒prf291中的适当突出物。图13a-13b:构建hh-sgrna表达盒的高通量克隆盒的示例。图13-以黑色框示出启动子序列;以水平阴影框示出侧接有ii型限制性位点的克隆菌株的反向可选择标记物;以黑色虚线框示出的是与cas9相互作用的sgrna的cer结构域,以斜线阴影框示出的是转录终止子。当包含编码dna的靶位点特异性锤头核酶的dna双链体(竖直阴影框hh、靶向序列和ii型位点的适当突出物(虚线框ts))与质粒、dna连接酶和ii型酶混合时,hh--靶位点双链体置换反向可选择标记物,从而形成hh-sgrna表达盒。当转录表达盒时,其产生转录体并且hh核酶切除其本身和任何5’序列。图13b示出双链dna分子(seqidno:162和seqidno:163)的示例,其包含用于靶向ds-temp-1靶位点的可变靶向结构域(vt)和编码dna(hh)的序列特异性hh核酶,以及克隆入质粒prf291中的适当突出物。图14:来自由prf303(seqidno:103)和can1短编辑模板(seqidno:157)转化的细胞的can1基因座的凝胶电泳的示例。标记mw的泳道是分子量标记物。泳道1-16表示来自划线纯化的转化体的单独菌落。较高mw带是wtcan1基因座(seqidno:160)或具有小插入缺失(indel)突变的can1基因座的正确尺寸。较小分子量带是由短can1编辑模板(seqidno:157)编辑的can1基因座(seqidno:161)的正确尺寸。图15示出来自菌落pcr的质粒和基因组ura3基因的代表性测序结果及其比对。虚线和粗体分别示出缺失和插入。pam序列加下划线。图16-a示出耶氏酵母ura3基因内rgr-ura3.1、rgr-ura3.2和rgr-ura3.3的靶向序列的相对位置。图16-b示出在包含5-foa的sc培养基上生长的pyrh222转化体的菌落pcr的测序结果和序列比对。粗体表示插入。pam序列加下划线。“n”表示混合序列。图16-c示出在包含5-foa的sc培养基上生长的pyrh282转化体的菌落pcr的测序结果和序列比对。虚线表示缺失。pam序列加下划线。“n”表示混合序列。图16-d示出在包含5-foa的sc培养基上生长的pyrh283转化体的菌落pcr的测序结果和序列比对。虚线表示缺失。pam序列加下划线。“n”表示混合序列。图17示出来自pyrh282(菌落号23和24)和pyrh283(菌落号27和36)转化体的pcr产物的不同迁移。来自梯状物的dna尺寸在右侧示出。图18示出can1靶序列的代表性测序结果。虚线分别指示缺失。pam序列以粗体示出。表1核酸和蛋白质序列号概述具体实施方式本文引用的所有专利和非专利文献的公开全文以引用方式并入本文。如本文所用,术语“发明”或“所公开的本发明”不旨在限制但一般适用于权利要求中所限定的或本文所述的任何发明。这些术语在本文中可互换使用。本文的术语“非常规酵母”是指不是酵母属(saccharomyces)(例如,酿酒酵母(s.cerevisiae))或裂殖(schizosaccharomyces)酵母物种的任何酵母。非常规酵母描述于以下文献中:non-conventionalyeastsingenetics,biochemistryandbiotechnology:practicalprotocols(k.wolf、k.d.breunig、g.barth编辑,springer-verlag,berlin,germany,2003),其以引用方式并入本文。在某些实施方案中,非常规酵母可另外(或另选地)为比由同源重组(hr)介导的修复过程更偏好非同源末端接合(nhej)dna修复过程的酵母。沿这些线索(比hr优选nhej)定义非常规酵母-还由chen等人(plosone8:e57952)公开,其以引用方式并入本文。本文优选的非常规酵母为耶氏酵母属(例如,解脂耶氏酵母)的那些。本文的术语“酵母”是指主要以单细胞形式存在的真菌物种。酵母可另选地在本文中被称为“酵母细胞”。本文中,术语“rna引导的内切核酸酶”(rgen)是指包含至少一个crispr(聚集状规则间隔的短回文重复序列)缔合(cas)蛋白质和至少一种rna组分的复合物。简单地讲,rgen的rna组分包含与靶位点序列中的dna序列互补的序列。基于该互补性,rgen可特异性识别并切割特定dna靶位点序列。本文的rgen可包含四种已知的crispr体系(horvath和barrangou,science327:167-170)诸如i型、ii型或iii型crispr体系中任一种的一种或多种cas蛋白质和一种或多种合适的rna组分。在优选的实施方案中,rgen包含cas9内切核酸酶(crisprii体系)和至少一种rna组分(例如,crrna和tracrrna,或grna)。术语“crispr”(聚集状规则间隔的短回文重复序列)是指i类、ii类或iii类dna切割体系的某些遗传基因座编码因子,其例如由细菌或古细菌细胞使用以破坏外来dna(horvath和barrangou,science327:167-170)。本文利用crispr体系的组分用于非常规酵母细胞中的dna靶向。本文术语“ii型crispr体系”和“ii型crispr-cas体系”互换使用并且是指利用与至少一种rna组分复合的cas9内切核酸酶的dna切割体系。例如,cas9可与crisprrna(crrna)和反式激活crisprrna(tracrrna)复合。在另一个示例中,cas9可与向导rna复合。因此,crrna、tracrrna和向导rna是本文中rna组分的非限制性示例。本文的术语crispr缔合的(“cas”)内切核酸酶是指由cas基因编码的cas蛋白质。在某些实施方案中,当与合适rna组分复合时,cas内切核酸酶能够切割全部或部分特定dna靶序列。例如,其能够在特定dna靶序列中引入单链或双链断裂;其可另选地被表征为能够切割特定dna靶序列的一个或两条链。cas内切核酸酶在靶序列处使dna双链体解旋并且切割至少一个dna链,如通过由与cas复合的crrna或向导rna识别靶序列介导的。此类通过cas内切核酸酶识别并切割靶序列通常在正确的前间区序列邻近基序(pam)位于或邻近dna靶序列的3′端时进行。另选地,本文的cas蛋白质可缺乏dna切割或切口活性,但当与合适的rna组分复合时,仍然能够特异性结合到dna靶序列。本文的优选的cas蛋白质为cas9。本文的“cas9”(以前称为cas5、csn1或csxl2)是指为了特异性识别和切割全部或部分dna靶序列,与crrna和tracrrna,或与向导rna形成复合物的ii型crispr体系的cas内切核酸酶。cas9蛋白质包含ruvc核酸酶结构域和hnh(h-n-h)核酸酶结构域,其各自在靶序列处切割单dna链(两个结构域的协同作用导致dna双链切割,然而一个结构域的活性导致切口)。一般来讲,ruvc结构域包含亚结构域i、ii和iii,其中结构域i位于cas9的n末端附近,并且亚结构域ii和iii位于蛋白质的中间,hnh结构域的旁侧(hsu等人,cell157:1262-1278)。“apo-cas9”是指不与rna组分复合的cas9。apo-cas9可结合dna,但以非特异性方式进行该结合,并且不能切割dna(stemberg等人,nature507:62-67)。在一些实施方案中,cas内切核酸酶可包含cas9多肽的改性形式。cas9多肽的改性形式可包括降低cas9蛋白质的天然存在的核酸酶活性的氨基酸变化(例如,缺失、插入或替换)。例如,在一些情况下,cas9蛋白质的改性形式具有小于50%、小于40%、小于30%、小于20%、小于10%、小于5%、或小于1%的对应野生型cas9多肽的核酸酶活性(2014年3月6日公布的美国专利申请us20140068797a1)。在一些情况下,cas9多肽的改性形式不具有显著的核酸酶活性并且被称为催化上“失活的cas9”或“灭活的cas9(dcas9)。”无催化活性的cas9变体包括在hnh和ruvc核酸酶结构域中包含突变的cas9变体。这些无催化活性的cas9变体能够与sgrna相互作用并且结合到体内的靶位点但不能切割靶dna的任一条链。该作用模式,结合但不使dna断裂可用于瞬时减少染色体中特异性基因座的表达,但不导致永久性基因改变。无催化活性的cas9可融合至异源序列(2014年3月6日公布的美国专利申请us20140068797a1)。合适的融合对象包括但不限于多肽,所述多肽提供通过直接作用于靶dna或与靶dna缔合的多肽(例如,组蛋白或其它dna结合蛋白)而间接增加转录的活性。另外合适的融合对象包括但不限于,提供以下活性的多肽:甲基转移酶活性、脱甲基酶活性、乙酰转移酶活性、脱乙酰酶活性、激酶活性、磷酸酶活性、泛素连接酶活性、去泛素化活性、腺苷酰化活性、去腺苷酰化活性、sumo化活性、去sumo化活性、核糖基化活性、去核糖基化活性、豆蔻酰化活性、或去豆蔻酰化活性。其它合适的融合对象包括但不限于直接提供靶核酸的增加的转录的多肽(例如,转录激活因子或其片段,募集转录激活因子的蛋白质或其片段,小分子/药物应答转录调控因子等)。无催化活性的cas9也可融合至foki核酸酶以产生双链断裂(guilinger等人,naturebiotechnology,第32卷,第6号,2014年6月)。本文的术语“rna组分”是指包含与dna靶序列的链互补的核糖核酸序列的rgen的rna组分。该互补序列在本文中被称为“向导序列”或“可变靶向结构域”序列。本文的合适的rna组分的示例包括crrna和向导rna。另外,本文的rna组分不具有5’-端。本文的术语“crisprrna”(crrna)是指可与一种或多种cas蛋白质(例如,cas9)形成复合物并且向所述复合物提供dna结合特异性的rna序列。crrna提供dna结合特异性,因为其包含与dna靶序列的链互补的“向导序列”(“可变靶向结构域”[vt])。crrna还包含由crrna源自其中的crispr基因座的重复区编码的“重复序列”(“tracrrna匹配序列”)。crrna的重复序列可与tracrrna的5’端处的序列退火。天然crispr体系中的crrna源自由crispr基因座转录的“pre-crrna”。pre-crrna包含间隔区和重复区;间隔区包含与dna靶位点序列互补的独特序列。天然体系中的pre-crrna被加工成多个不同的crrna,其各自具有向导序列连同重复序列的一部分。crispr体系利用crrna,例如用于dna靶向特异性。本文的术语“反式激活crisprrna”(tracrrna)是指用于ii型crispr体系的非编码rna,并且在5’-至-3’方向上,包含:(i)与crisprii型crrna的重复区退火的序列,和(ii)包含茎环的部分(deltcheva等人,nature471:602-607)。术语“向导rna”(grna)和“单向导rna”(sgrna)在本文中可互换使用。本文的grna可指包含可操作地连接至tracrrna的crrna的嵌合序列。另选地,grna可指例如crrna和tracrrna的合成融合体。jinek等人(science337:816-821)公开了一些grna特征。grna还可根据以下特征来表征:具有向导序列(可变靶向结构域),之后是cas内切核酸酶识别(cer)结构域[2015年2月26日公布的wo2015026883,2015年3月19日公布的美国专利申请us2015-0082478a1,和2015年2月26日公布的us2015-0059010a1,其全部以引用方式全文并入本文]。cer结构域包含tracrrna配对序列,之后是tracrrna序列。术语“靶位点序列”、“靶位点”、“靶序列”、“靶dna”、“dna靶序列”、“靶基因座”、“基因组靶位点”、“基因组靶序列”、“基因组靶基因座”和“前间区序列”在本文中可互换使用。靶位点序列是指在非常规酵母的基因组中的染色体、附加体、或任何其它dna分子上的多核苷酸序列,本文的rgen可对其识别、结合并任选地切口或切割。靶位点可以为:(i)酵母中的内源性/天然位点,(ii)对酵母异源的,并且因此不是天然存在于基因组中的,或(iii)与其天然存在之处相比,存在于异源基因组位置中。本文的靶位点序列的长度为至少13个核苷酸并具有链,所述链具有与(crrna或grna)的向导序列的足够互补性从而能够与向导序列杂交并引导cas蛋白质或cas蛋白质复合物与靶序列的序列-特异性结合(在某些实施方案中,在合适的pam邻近靶序列时)。切割/切口位点(适用于内切核酸cas或切口cas)可在靶序列内(,例如使用cas9)或者切割/切口位点可在靶序列外(例如,使用融合至异源内切核酸酶结构域的cas9,诸如源自foki酶的cas9)。本文的“人工靶位点”或“人工靶序列”是指已被引入非常规酵母的基因组中的靶序列。在一些实施方案中,人工靶序列可以为在序列上与酵母的基因组中的天然靶序列相同,但位于基因组中的不同位置(异源位置)处,或者如果位于酵母的基因组中的相同位置处,则其可不同于天然靶序列。本文的“附加体”是指除了酵母细胞的染色体之外,可自主存在于酵母细胞中的dna分子(可复制和传递到子细胞)。附加dna可以是天然的或与酵母细胞异源的。本文的天然附加体的示例包括线粒体dna(mtdna)。本文的异源附加体的示例包括质粒和酵母人工染色体(yac)。本文的“前间区序列邻近基序(pam)”是指通过本文的rgen识别的短序列。本文的pam的序列和长度可根据所用的cas蛋白质或cas蛋白质复合物而不同,但通常例如为2、3、4、5、6、7或8个核苷酸长。术语“5’-端”和“7-甲基鸟苷酸(m7g)端”在本文中可互换使用。7-甲基鸟苷酸残基位于真核生物中信使rna(mrna)的5′末端。rna聚合酶ii(polii)转录真核生物中的mrna。信使rna封端通常如下进行:通过rna末端磷酸酶去除mrna转录物的最末端5’磷酸酯基团,保留两个末端磷酸酯。通过鸟苷酰转移酶将鸟苷一磷酸酯(gmp)添加到转录物的末端磷酸酯,从而在转录物末端处保留5′-5′三磷酸酯连接的鸟嘌呤。最终,该末端胍基的7-氮被甲基转移酶甲基化。本文的术语“不具有5’-端”用来指具有例如5’-羟基基团,而不是5’-端的rna。此类rna可被称为例如“未封端的rna”。未封端的rna可以在转录后在核中更好的积聚,因为5′-封端的rna经受核输出。本文的一种或多种rna组分未封端。术语“核酶”和“核糖核酸酶”在本文中可互换使用。核酶是指形成次级、三级和/或四级结构的一个或多个rna序列,其可在特定位点处切割rna。核酶包括能够在相对于核酶序列的顺式位点处切割rna(即,自催化,或自切割)的“自切割核酶”。已经描述了核酶裂解活性的一般性质(例如,lilley,biochem.soc.trans.39:641-646)。本文的“锤头核酶”(hhr)可包含由三个碱基配对的茎和催化时涉及的高度保守的非互补核苷酸的芯组成的小催化rna基序。pley等人(nature372:68-74)和hammann等人(rna18:871-885)(所述文献以引用方式并入本文)公开了锤头核酶结构和活性。本文的锤头核酶可包含“最小锤头”序列,如例如由scott等人所公开的(cell81:991-1002,以引用方式并入本文)。在本公开的一个实施方案中,所述方法包括将rna引导的内切核酸酶(rgen)靶向到非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列的方法,所述方法包括向所述酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码rna组分上游的核酶的dna序列,其中由第二重组dna构建体转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中rna组分和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen可结合到全部或部分靶位点序列。在本公开的一个实施方案中,非常规酵母包含多核苷酸序列,所述多核苷酸序列包含可操作地连接至至少一个核苷酸序列的启动子,其中所述核苷酸序列包含编码在编码rna组分的dna序列上游的核酶的dna序列,其中所述rna组分包含与酵母中染色体或附加体上的靶位点序列互补的可变靶向结构域,其中所述rna组分可形成rna-引导的内切核酸酶(rgen),其中所述rgen可结合到全部或部分靶位点序列,其中由核苷酸序列转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中所述rna组分不具有5’端。核酶还包括切割其自身序列的5’,去除任何前述转录物但保留完整核酶序列的核酶。在本公开的一个实施方案中,非常规酵母包含多核苷酸序列,所述多核苷酸序列包含可操作地连接至至少一个核苷酸序列的启动子,其中所述核苷酸序列包含编码在编码rna组分的dna序列上游的核酶的dna序列,其中所述rna组分包含与酵母中染色体或附加体上的靶位点序列互补的可变靶向结构域,其中所述rna组分可形成rna-引导的内切核酸酶(rgen),其中所述rgen可结合到全部或部分靶位点序列,其中由核苷酸序列转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中由核苷酸序列转录的rna不自催化地去除核酶,从而产生不具有5’端的核酶-rna组分融合分子。术语“靶向”、“基因靶向”、“dna靶向”、“编辑”、“基因编辑”和“dna编辑”在本文中可互换使用。本文的dna靶向可以为在特定dna序列处,诸如在非常规酵母的染色体或附加体中,特异性引入插入缺失(indel)、敲除或敲入。一般来讲,dna靶向在本文中可通过利用与合适的rna组分缔合的cas蛋白质在非常规酵母中的特定dna序列处切割一个或两条链来进行。此类dna切割,如果是双链断裂(dsb),则可促进nhej过程,这可导致靶位点处插入缺失(indel)形成。另外,不考虑切割是单链断裂(ssb)或dsb,在dna缺口或切割位点处提供合适的供体dna多核苷酸时,可促进hr过程。取决于供体dna多核苷酸的序列,此类hr方法可用于在靶位点处引入敲除或敲入。另选地,本文的dna靶向可指本文的cas/rna组分复合物与靶dna序列的特异性缔合,其中cas蛋白质切割或不切割dna链(取决于cas蛋白质的内切核酸酶结构域的状态)。本文的术语“插入缺失(indel)”是指在染色体或附加体的靶dna序列中的核苷酸碱基的插入或缺失。此类插入或缺失可具有例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个碱基。在某些实施方案中,插入缺失可甚至更大,至少约20、30、40、50、60、70p、80、90或100个碱基,如果在基因的开放阅读框(orf)内引入插入缺失时,则有时插入缺失通过形成移码突变来破坏由orf编码的蛋白质的野生型表达。术语“敲除”、“基因敲除”和“基因组敲除”在本文中可互换使用。敲除表示通过利用cas蛋白质靶向而使本文的非常规酵母的dna序列部分或完全不起作用;此类dna序列在敲除之前例如可编码氨基酸序列,或可具有调控功能(例如,启动子)。可通过插入缺失(通过nhej)或通过特异性去除序列产生敲除,其减少或完全破坏靶位点处或附近的序列功能。本文的敲除dna多核苷酸序列可另选地表征为例如部分或完全破坏或减量调节。在一个实施方案中,本公开涉及一种非常规酵母,其包含cas9内切核酸酶和多核苷酸序列,所述多核苷酸序列包含可操作地连接至至少一个核苷酸序列的启动子,其中所述核苷酸序列包含编码在编码rna组分的dna序列上游的核酶的dna序列,其中所述rna组分包含与酵母中染色体或附加体上的靶位点序列互补的可变靶向结构域,其中所述rna组分可与cas内切核酸酶形成rna-引导的内切核酸酶(rgen),其中所述rgen可结合到靶位点序列。cas9内切核酸酶可作为蛋白质引入酵母中或可经由重组dna构建体引入。cas9内切核酸酶可通过本领域已知的任何方法以稳定或瞬时方式表达。术语“敲入”、“基因敲入”和“基因组敲入”在本文中可互换使用。敲入表示通过利用cas蛋白质靶向置换或插入非常规酵母中的特定dna序列处的dna序列。敲入的示例为在基因的编码区中特异性插入异源氨基酸编码序列,或在遗传基因座中特异性插入转录调控元件。术语“供体多核苷酸”、“供体dna”、“靶向多核苷酸”和“靶向dna”在本文中可互换使用。供体多核苷酸是指包含与位于或靠近dna靶位点处的序列同源的至少一个序列的dna序列(例如,由本文的cas蛋白质特异性靶向的序列)。包括多核苷酸(在与待编辑的核苷酸序列相比时,包含至少一个核苷酸修饰)的供体dna多核苷酸也称为“多核苷酸修饰模板”、“多核苷酸修饰模板dna”或“模板dna”。核苷酸修饰可为至少一个核苷酸的替换、添加或缺失。任选地,多核苷酸修饰模板还可包含至少一种核苷酸修饰旁侧的同源核苷酸序列,其中旁侧同源核苷酸序列向待编辑的所需核苷酸序列提供充分的同源性。本文的供体多核苷酸内的“同源序列”可包含或由至少约25个核苷酸的序列组成,所述序列与位于或靠近靶位点处的序列具有100%同一性,或与位于或靠近靶位点处的序列具有至少约95%、96%、97%、98%或99%同一性。在某些实施方案中,供体dna多核苷酸可具有由与靶位点处的序列异源的序列隔开的两个同源序列。此类供体多核苷酸的这两个同源序列可被称为“同源臂”,其侧接异源序列。靶位点与具有两个同源臂的供体多核苷酸之间的hr通常导致靶位点处的序列被供体多核苷酸的异源序列置换(位于与供体多核苷酸的同源臂同源的dna序列之间的靶位点序列由供体多核苷酸的异源序列置换)。在具有两个同源臂的供体多核苷酸中,所述臂可由1个或多个核苷酸隔开(即,供体多核苷酸中的异源序列的长度可以为至少1个核苷酸)。可在本文的非常规酵母中进行的各种hr程序公开于例如,dnarecombination:methodsandprotocols:第1版(h.tsubouchi编辑,springer-verlag,newyork,2011)中,其以引用方式并入本文。在一个实施方案中,供体dna构建体包含待插入cas内切核酸酶的靶位点中的目的多核苷酸,其中供体dna构建体还包括侧接目的多核苷酸的第一同源性区域和第二同源性区域。供体dna的第一同源性区域和第二同源性区域分别与存在于植物基因组的靶位点中或旁侧的第一基因组区域和第二基因组区域共享同源性。术语“以体积计的百分比”、“体积百分比”、“体积%”和“v/v%”在本文中可互换使用。溶液中溶质的体积百分比可使用下式确定:[(溶质体积)/(溶液体积)]×100%。术语“以重量计的百分比”、“重量百分比(重量%)”以及“重量-重量百分比(重量/重量%)”在本文中可互换使用。重量%是指物质在其被包含于组合物、混合物或溶液中时以质量计的百分比。术语“多核苷酸”、“多核苷酸序列”和“核酸序列”在本文中可互换使用。这些术语涵盖核苷酸序列等。多核苷酸可为dna或rna的聚合物,所述dna或rna可为单链或双链,任选地包含合成的、非天然的或改变的核苷酸碱基。多核苷酸可由cdna、基因组dna、合成dna、或它们的混合物的一个或多个片段构成。核苷酸(核糖核苷酸或脱氧核糖核苷酸)可以用如下单字母名称来表示:“a”表示腺苷酸或脱氧腺苷酸(分别针对rna或dna),“c”表示胞苷酸或脱氧胞苷酸(分别针对rna或dna),“g”表示鸟苷酸或脱氧鸟苷酸(分别针对rna或dna),“u”表示尿苷酸(针对rna),“t”表示脱氧胸苷酸(针对dna),“r”表示嘌呤(a或g),“y”表示嘧啶(c或t),“k”表示g或t,“h”表示a或c或t,“i”表示肌苷,“w”表示a或t,并且“n”表示任意核苷酸(例如,如果涉及dna序列,n可以为a、c、t或g;如果涉及rna序列,n可以为a、c、u或g)。本文所公开的任何rna序列(例如,crrna、tracrrna、grna)可通过合适的dna序列编码。如本文所用,术语“分离的”是指已经从其天然来源全部或部分纯化的多核苷酸或多肽分子。在一些情况下,分离的多核苷酸或多肽分子是较大组合物、缓冲体系或试剂混合物的一部分。例如,分离的多核苷酸或多肽分子可以异源方式包含在细胞或生物体内。如本文所用,术语“基因”是指由编码区表达rna(rna由dna多核苷酸序列转录)的dna多核苷酸序列,所述rna可以为信使rna(编码蛋白质)或非蛋白质编码rna(例如,本文的crrna、tracrrna或grna)。基因可指单独的编码区,或可包括在编码区上游和/或下游的调控序列(例如,启动子、5’-非翻译区、3’-翻译终止子区)。编码蛋白质的编码区可另选地在本文中被称为“开放阅读框”[orf]。“天然的”或“内源性的”基因是指天然存在的具有其自身调控序列的基因;此类基因位于其在宿主细胞的基因组中的天然位置处。“嵌合基因”是指不是天然基因的任何基因,包含在天然情况下不是一起存在的调控序列和编码序列(即,调控区和编码区彼此异源)。因此,嵌合基因可包括源于不同来源的调控序列和编码序列,或者包括源于同一来源但以不同于天然存在的方式排列的调控序列和编码序列。“外来”或“异源”基因是指通过基因转移引入宿主生物体中的基因。外来基因可包括插入非天然生物体内的天然基因、引入天然宿主内的新位置中的天然基因、或嵌合基因。本文所公开的某些实施方案中的多核苷酸序列为异源的。“转基因”是已通过转化方法被引入基因组中的基因。“密码子优化的”开放阅读框具有经设计用以模仿宿主细胞优选的密码子使用频率的其密码子使用频率。天然氨基酸序列或多核苷酸序列是天然存在的,而非天然氨基酸序列或多核苷酸序列在自然界中不存在。如本文所用的“调控序列”是指位于基因的转录起始位点上游(例如启动子)、5′非翻译区和3′非编码区的核苷酸序列,并且其可影响由基因转录的rna的转录、加工或稳定性,或者翻译。本文的调控序列可包括启动子、增强子、沉默子、5′非翻译前导序列、内含子、多腺苷酸化识别序列、rna加工位点、效应子结合位点、茎-环结构以及参与基因表达调控的其它元件。本文的一个或多个调控元件可以是与本文的编码区异源的。如本文所用,“启动子”是指能够控制由基因转录rna的dna序列。一般来讲,启动子序列在基因的转录起始位点的上游。启动子可整个源于原生基因,或者由源于天然存在的不同启动子的不同元件构成,或者甚至包含合成的dna片段。造成基因在大多数时间在大多数细胞类型中表达的启动子通常称为“组成型启动子”。本文的一个或多个启动子可以是与本文的编码区异源的。如本文所用,“强启动子”是指每单位时间可引导相对大量的生产性启动的启动子,和/或为驱动比酵母中基因的平均转录水平更高基因转录水平的启动子。如本文所用,术语“3′非编码序列”、“转录终止子”和“终止子”是指位于编码序列下游的dna序列。这包括多腺苷酸化识别序列和编码能够影响mrna加工或基因表达的调控信号的其它序列。如本文所用,术语“盒”是指可操作地连接至编码蛋白质的序列或非蛋白质编码rna的启动子。盒可任选地可操作地连接至3’非编码序列。如本文所用,与多核苷酸相关的术语“上游”和“下游”分别是指“5’的”和“3’的”。如本文所用,术语“表达”是指(i)由编码区转录rna(例如,mrna或非蛋白质编码rna,诸如crrna、tracrrna或grna),或(ii)由mrna翻译多核苷酸。当用于描述基因或多核苷酸序列的表达时,术语“减量调节”、“破坏”、“抑制”、“失活”和“沉默”在本文中可互换使用,是指多核苷酸序列的转录减少或消除的情况。这导致减少或消除来自多核苷酸序列的rna转录物,从而导致减少或消除源自多核苷酸序列的蛋白质表达(在基因包含orf时)。另选地,减量调节可指其中来自由多核苷酸序列产生的转录物的蛋白质翻译减少或消除的情况。另选地,减量调节可指其中由多核苷酸序列表达的蛋白质活性下降的情况。细胞中上述过程中任一种(转录、翻译、蛋白质活性)的减少可以为相对于合适的对照细胞的转录、翻译或蛋白质活性减少约40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或100%。减量调节可以为如本文所公开的靶向事件的结果(例如,插入缺失、敲除)。术语“对照细胞”和“合适的对照细胞”在本文中互换使用并且可指其中已经进行了特定修饰的细胞(例如过表达的多核苷酸、减量调节的多核苷酸)(即,“实验细胞”)。对照细胞可为不具有或不表达实验细胞的特定修饰的任何细胞。因此,对照细胞可为未转化的野生型细胞或可为经基因转化但不表达基因转化的细胞。例如,对照细胞可为实验细胞的直系亲本,该直系亲本细胞不具有实验细胞中的特定修饰。作为另外一种选择,对照细胞可为通过一代或多代去除的实验细胞的亲本。作为另外一种选择,对照细胞可为实验细胞的同胞细胞,该同胞细胞不包含存在于实验细胞中的特定修饰。如本文所用,术语“增加”可指增加的数量或活性与相比较的数量或活性相比,数量或活性高至少1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%。术语“增加的”、“大于”、和“提高的”本文互换使用。术语“增加的”可用于表征编码蛋白质的多核苷酸的表达,例如,其中“提高的表达”也可意指“过表达”。如本文所用,术语“可操作地连接”是指两个或更多个核酸序列缔合使得一个核酸序列的功能受另一个核酸序列影响。例如,当启动子能够影响编码序列的表达时,它可操作地与编码序列连接。即,编码序列处于启动子的转录控制下。编码序列可例如可操作地连接至调控序列。另外,例如,crrna可以可操作地连接(融合至)本文的tracrrna,使得crrna的tracrrna配对序列与tracrrna的5’序列退火。此类可操作的连接可包含合适的成环序列,诸如gaaa(seqidno:43)、caaa(seqidno:44)、或aaag(seqidno:45)。如本文所用,术语“重组”是指例如通过化学合成或通过用基因工程技术操纵分离的核酸片段而实现的两个原本分离的序列片段的人工组合。术语“重组的”、“转基因的”、“转化的”、“工程化的”或“修饰用于外源基因表达的”在本文中可互换使用。用于制备本文的重组构建体/载体(例如,编码本文的核酶-rna组分盒的dna多核苷酸,或编码本文的cas蛋白质的dna多核苷酸)的方法可按照标准重组dna和分子克隆技术,如由j.sambrook和d.russell(molecularcloning:alaboratorymanual,第3版,coldspringharborlaboratorypress,coldspringharbor,ny,2001);t.j.silhavy等人(experimentswithgenefusions,coldspringharborlaboratorypress,coldspringharbor,ny,1984);和f.m.ausubel等人(shortprotocolsinmolecularbiology,第5版,currentprotocols,johnwileyandsons,inc.,ny,2002)所述的。如本文所用,术语“转化”指将核酸分子转移至宿主生物体或宿主细胞中。例如,核酸分子可以为在细胞中自主复制,或整合到宿主生物体/细胞的基因组中,或在细胞中瞬时存在但不复制或整合的核酸分子。适用于转化的核酸分子的非限制性示例在本文中公开,诸如质粒和线性dna分子。包含转化的核酸片段的宿主生物体/细胞(例如本文的非常规酵母)可被称为“转基因”、“重组”、“转化”或“转化体”。如本文所用,相对于多核苷酸或多肽序列的术语“序列同一性”或“同一性”是指在指定的比较窗口上为获得最大对应而比对时两个序列中相同的核酸残基或氨基酸残基。因此,“序列同一性百分比”或“同一性百分比”指通过在比较窗口上比较两个最佳对齐的序列而测得的值,其中在与参考序列(其不包含添加或缺失)进行比较时,比较窗口中的多核苷酸或多肽序列的部分可包含添加或缺失(即空位)以实现两个序列的最佳比对。通过以下方式计算这种百分比:确定在两个序列中出现相同核酸碱基或氨基酸残基的位置的数目以得到匹配的位置的数目,将匹配的位置的数目除以比较窗口中位置的总数目,然后将结果乘以100以得到序列同一性百分比。应当理解,当计算dna序列和rna序列之间的序列同一性时,将dna序列的t残基与rna的u残基比对,并且可认为与rna序列的u残基“相同”。出于测定第一核苷酸和第二核苷酸的互补度百分比的目的,可通过测定下列来获得该百分比:(i)例如,第一多核苷酸和第二多核苷酸的互补序列之间的同一性百分比(或反之亦然),和/或(ii)可形成标准watson和crick碱基对的第一多核苷酸和第二多核苷酸之间的碱基的百分比。在nationalcenterforbiotechnologyinformation(ncbi)网站在线可用的basiclocalalignmentsearchtool(blast)算法可用于例如测量本文所公开的两个或更多个多核苷酸序列(blastn算法)或多肽序列(blastp算法)之间的同一性百分比。另选地,序列间的同一性百分比可使用clustal算法(例如clustalw或clustalv)进行计算。对于使用clustal比对方法的多重比对,默认值可对应于空位罚分=10、以及空位长度罚分=10。用clustal方法进行成对比对和蛋白质序列的同一性百分比计算的默认参数可为ktuple=1、空位罚分=3、窗口=5、以及保留对角线=5。对于核酸,这些参数可为ktuple=2,空位罚分=5,窗口=4、以及保留对角线=4。另选地,序列间的同一性百分比可以利用emboss算法(例如,needle)进行,其中参数诸如空位开放=10、空位延伸=0.5、endgappenalty=false、endgapopen=10、endgapextend=0.5,利用blosum矩阵(例如,blosum62)。本文中,与第二序列“互补”的第一序列可另选地被称为与第二序列呈“反义”取向。本文公开了多种多肽氨基酸序列和多核苷酸序列作为所公开发明的某些实施方案的特征。可使用这些序列的与本文公开的序列至少约70%-85%、85%-90%或90%-95%相同的变体。或者,变体氨基酸序列或多核苷酸序列可与本文公开的序列具有至少70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性。变体氨基酸序列或多核苷酸序列可具有与公开序列相同的功能/活性,或者具有公开序列的功能/活性的至少约80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%。例举了在本文的cas9蛋白质的每个氨基酸位置处的本文所公开的所有氨基酸残基。鉴于某些氨基酸彼此共享类似的结构和/或电荷特征(即保守的),在cas9中的每个位置处的氨基酸可以公开的序列提供或用保守的氨基酸残基替换(“保守氨基酸替换”),如下:1.下列小的脂族、非极性或微极性残基可以相互替换:ala(a)、ser(s)、thr(t)、pro(p)、gly(g);2.下列极性、带负电的残基和它们的酰胺可相互替换:asp(d)、asn(n)、glu(e)、gln(q);3.下列极性、带正电的残基可相互替换:his(h)、arg(r)、lys(k);4.下列脂族、非极性的残基可相互替换:ala(a)、leu(l)、ile(i)、val(v)、cys(c)、met(m);并且5.下列大的芳族残基可相互替换:phe(f)、tyr(y)、trp(w)。如下文实施例1中所示,使用poliii启动子-转录grna在非常规酵母诸如解脂耶氏酵母中进行cas9-介导的dna靶向已被证明是困难的。因此,用于产生cas9的rna组分的其它方式对于在非常规酵母中提供cas9介导的dna靶向是有意义的。所公开发明的实施方案涉及非常规酵母,其包含至少一种rna引导的内切核酸酶(rgen),所述rna引导的内切核酸酶包含至少一种不具有5’端的rna组分。该未封端的rna组分包含与酵母中染色体或附加体中的靶位点序列互补的序列。rgen可结合到,并任选地切割全部或部分靶位点序列。显著地,rgen介导的dna靶向在这些非常规酵母中进行,如通过在rgen靶位点序列和外源提供的供体dna序列之间的插入缺失形成或增加的同源重组(hr)水平所表现的。在本公开之前,非常规酵母通常难以通过hr基因靶向,通常依赖于靶位点处的随机的不频繁dna断裂来促进其利用供体dna进行hr。这是由于非常规酵母具有低hr活性并且反而有利于非同源端部接合(nhej)活性。因此,在非常规酵母中通过hr进行基因靶向现在可如在与nhej过程相比偏好hr的常规酵母诸如酿酒酵母中一样可行。虽然不受任何理论的束缚,但据信在非常规酵母细胞中提供至少一种不具有5’端的rna组分导致rna组分在所述rna可参与rgen介导的dna靶向的核中更好的积聚。已经描述了rna处理工具,诸如基于csy4(cas6)的rna处理工具(nissim等人,2014,molecularcell54:698-710)。csy4结合pre-crrna茎环重复序列并特异性切割其同源底物以产生包含侧接有重复序列的片段的间隔序列的成熟crrna(sternberg等人,2012.rna,18(4):661-72)。本文公开了(实施例12)使用csy4以处理向导rna,使得其产生不具有5’端的rna组分(向导rna),其中rna组分可形成rgen,所述rgen可结合到并切割非常规酵母的基因组中的靶位点。本文的非常规酵母不是“常规”(“模型”)酵母,诸如酵母属(例如酿酒酵母,也称为芽殖酵母、面包酵母、和/或啤酒酵母)或裂殖酵母(例如,粟酒裂殖酵母(s.pombe),其也称为裂殖酵母)物种。在某些实施方案中,常规酵母是与由nhej介导的修复过程相比偏好hrdna修复过程的酵母。在某些实施方案中,非常规酵母可以是与由hr介导的修复过程相比偏好nhejdna修复过程的酵母。常规酵母诸如酿酒酵母和粟酒裂殖酵母通常表现出供体dna与短旁侧同源臂(30-50bp)以超过70%的常规效率特异性整合,然而非常规酵母如巴斯德毕赤酵母、多形汉逊酵母、解脂耶氏酵母、树干毕赤酵母和乳酸克鲁维酵母通常示出与相似结构化供体dna以小于1%的效率特异性整合(chen等人,plosone8:e57952)。因此,可以例如通过利用合适的供体dna转化酵母并确定其与预测由供体dna靶向的基因组位点特异性重组的程度来判定对hr过程的偏好。例如,如果此类测定在酵母基因组中产生供体dna的高度随机整合,则可表现出对nhej的偏好(或对hr的低偏好)。用于确定酵母中dna的特异性(hr-介导的)和/或随机(nhej-介导的)整合率的测定是本领域已知的(例如,ferreira和cooper,genesdev.18:2249-2254;corrigan等人,plosone8:e69628;weaver等人,proc.natl.acad.sci.u.s.a.78:6354-6358;keeney和boeke,genetics136:849-856)。鉴于其低水平的hr活性,本文的非常规酵母可(i)表现出例如小于约1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%或8%的由具有30-50bp旁侧同源臂的适宜供体dna进行的特异性靶向率,和/或(ii)表现出例如大于约65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%或75%的前述供体dna的随机整合率。适宜供体dna的这些(i)特异性靶向率和/或(ii)随机整合率可在非常规酵母被提供如本文所公开的rgen之前存在时来表征所述非常规酵母。在某些实施方案中,对非常规酵母提供rgem的目的是形成位点特异性dna单链断裂(ssb)或双链断裂(dsb),用于使酵母在特定位点处偏向hr。因此,包含本文的适宜rgen的非常规酵母通常应表现出利用特定供体dna的增加的hr率。此类增加的比率可以比合适的对照(例如,利用相同供体dna,但缺乏合适rgen转化的相同非常规酵母)中的hr率高至少约2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。在本文的某些方面,非常规酵母可以是无性繁殖(无性型)或有性繁殖(有性型)的非常规酵母。虽然本文的非常规酵母通常以单细胞形式存在,但这些酵母的某些类型可任选地能够形成假菌丝(连接的芽殖细胞串)。在其它方面,非常规酵母可以为单倍体或二倍体,和/或可以具有以这些倍数性形式中的任一种存在的能力。本文的非常规酵母可以本领域中已知的任何方式培养,诸如non-conventionalyeastsingenetics,biochemistryandbiotechnology:practicalprotocols(k.wolf、k.d.breunig、g.barth编辑,springer-verlag,berlin,germany,2003),yeastsinnaturalandartificialhabitats(j.f.t.spencer、d.m.spencer编辑,springer-verlag,berlin,germany,1997),和/或yeastbiotechnology:diversityandapplications(t.satyanarayana、g.kunze编辑,springer,2009)中所述的,其全部均以引用方式全文并入本文。本文的非常规酵母的非限制性示例包括以下属的酵母:耶氏酵母属、毕赤酵母属、许旺氏酵母属、克鲁维酵母属、arxula属、丝孢酵母属、假丝酵母属、黑粉菌属、球拟酵母属、接合酵母属、三角酵母属、隐球酵母属、红酵母属、法夫酵母属、掷孢酵母属和管囊酵母属。耶氏酵母属物种的合适的示例为解脂耶氏酵母。毕赤酵母属物种的适宜示例包括:巴斯德毕赤酵母、甲醇毕赤酵母、木糖发酵酵母、异常毕赤酵母和安格斯毕赤酵母。许旺氏酵母属(schwanniomyces)物种的合适示例包括卡斯坦氏许旺酵母(s.castellii)、河岸许旺酵母(s.alluvius)、人许旺酵母(s.hominis)、西方许旺酵母(s.occidentalis)、s.capriottii、埃切许旺酵母(s.etchellsii)、多形许旺酵母(s.polymorphus)、拟多形许旺酵母(s.pseudopolymorphus)、范丽德许旺酵母(s.vanrijiae)和山田许旺酵母(s.yamadae)。克鲁维酵母属(kluyveromyces)物种的合适示例包括乳酸克鲁维酵母(k.lactis)、马克斯克鲁维酵母(k.marxianus)、脆壁克鲁维酵母(k.fragilis)、果蝇克鲁维酵母(k.drosophilarum)、耐热克鲁维酵母(k.thermotolerans)、k.phaseolosporus、范式克鲁维酵母(k.vanudenii)、克鲁雄酵母(k.waltii)、非洲克鲁维酵母(k.africanus)和多孢克鲁维酵母(k.polysporus)。arxula物种的合适示例包括a.adeninivorans和a.terrestre。丝孢酵母属(trichosporon)物种的合适示例包括皮状丝孢酵母(t.cutaneum)、头状丝孢酵母(t.capttatum)、皮瘤丝孢酵母(t.inkin)和t.beemeri。假丝酵母属(candida)物种的合适示例包括白假丝酵母(c.albicans)、c.ascalaphidarum、c.amphixiae、南极假丝酵母(c.antarctica)、c.argentea、大西洋假丝酵母(c.atlantica)、c.atmosphaerica、蟑螂假丝酵母(c.blattae)、c.bromeliacearum、果生假丝酵母(c.carpophila)、c.carvajalis、c.cerambycidarum、c.chauliodes、延胡索假丝酵母(c.corydali)、c.dosseyi、都柏林假丝酵母(c.dubliniensis)、c.ergatensis、c.fructus、光滑假丝酵母(c.glabrata)、发酵假丝酵母(c.fermentati)、吉利蒙假丝酵母(c.guilliermondii)、黑马朗假丝酵母(c.haemulonii)、c.insectamens、昆虫假丝酵母(c.insectorum)、中型假丝酵母(c.intermedia)、c.jeffresii、乳酒假丝酵母(c.kefyr)、c.keroseneae、克鲁斯假丝酵母(c.krusei)、葡萄牙假丝酵母(c.lusitaniae)、c.lyxosophila、麦芽糖假丝酵母(c.maltosa)、c.marina、璞膜假丝酵母(c.membranlfaciens)、梅林假丝酵母(c.milleri)、莫格假丝酵母(c.mogii)、嗜油假丝酵母(c.oleophila)、俄勒同假丝酵母(c.oregonensis)、近平滑假丝酵母(c.parapsilosis)、桔假丝酵母(c.quercitrusa)、皱褶假丝酵母(c.rugosa)、清酒假丝酵母(c.sake)、休哈塔假丝酵母(c.shehatea)、c.temnochilae、纤细假丝酵母(c.tenuis)、c.theae、c.tolerans、热带假丝酵母(c.tropicalis)、c.tsuchiyae、c.sinolaborantium、酱油假丝酵母(c.sojae)、c.subhashii、维斯假丝酵母(c.viswanathii)、产朊假丝酵母(c.utilis)、c.ubatubensis和酵母类假丝酵母(c.zemplinina)。黑粉菌属(ustilago)物种的合适示例包括燕麦散黑粉菌(u.avenae)、菰黑粉菌(u.esculenta)、大麦坚黑粉菌(u.hordei)、玉米黑粉菌(u.maydis)、大麦散黑粉菌(u.nuda)和小麦散黑粉菌(u.tritici)。球拟酵母属(torulopsis)物种的合适示例包括t.geochares、t.azyma、光滑球拟酵母(t.glabrata)和白球拟酵母(t.candida)。接合酵母属(zygosaccharomyces)物种的合适示例包括拜耳接合酵母(z.bailii)、二孢接合酵母(z.bisporus)、产香接合酵母(z.cidri)、发酵接合酵母(z.fermentati)、佛罗伦萨接合酵母(z.florentinus)、z.kombuchaensis、缓慢接合酵母(z.lentus)、蜂蜜接合酵母(z.mellis)、小椭圆接合酵母(z.microellipsoides)、z.mrakii、假鲁氏接合酵母(z.pseudorouxii)和鲁氏接合酵母(z.rouxii)。三角酵母属(trigonopsis)物种的合适示例包括变异三角酵母(t.variabilis)。隐球酵母属(cryptococcus)物种的合适示例包括罗伦隐球酵母(c.laurentii)、浅白隐球酵母(c.albidus)、新型隐球酵母(c.neoformans)、格特隐球酵母(c.gattii)、指甲隐球酵母(c.uniguttulatus)、c.adeliensis、浅黄隐球酵母(c.aerius)、c.albidosimilis、南极隐球酵母(c.antarcticus)、水生隐球酵母(c.aquaticus)、黑隐球酵母(c.ater)、c.bhutanensis、c.consortionis、弯曲隐球酵母(c.curvatus)、c.phenolicus、斯金纳隐球酵母(c.skinneri)、地生隐球酵母(c.terreus)和c.vishniacci。红酵母属(rhodotorula)物种的合适示例包括瘦果红酵母(r.acheniorum)、r.tula、r.acuta、美洲红酵母(r.americana)、南美杉红酵母(r.araucariae)、北极红酵母(r.arctica)、r.armeniaca、橙黄红酵母(r.aurantiaca)、黑木耳红酵母(r.auriculariae)、r.bacarum、海洋红酵母(r.benthica)、r.biourgei、茂物红酵母(r.bogoriensis)、r.bronchialis、巴方氏红酵母(r.buffonii)、巨白蛤红酵母(r.calyptogenae)、r.chungnamensis、r.cladiensis、珊瑚红酵母(r.corallina)、r.cresolica、r.crocea、r.cycloclastica、r.dairenensis、流散红酵母(rdiffluens)、r.evergladiensis、r.ferulica、r.foliorum、草莓红酵母(r.fragaria)、粪球红酵母(r.fujisanensis)、r.futronensis、r.gelatinosa、r.glacialis、胶粘红酵母(r.glutinis)、瘦弱红酵母(r.gracilis)、禾本红酵母(r.graminis)、r.grinbergsii、r.himalayensis、r.hinnulea、r.histolytica、r.hylophila、r.incarnata、牧草红酵母(r.mgeniosa)、爪哇红酵母(r.javanica)、小石川氏红酵母(r.koishikawensis)、乳糖红酵母(r.lactosa)、瓣鳃红酵母(r.lamellibrachiae)、r.laryngis、木生红酵母(rlignophila)、亚麻红酵母(r.lini)、r.longissima、路德氏红酵母(r.ludwigii)、r.lysinophila、海滨红酵母(r.marina)、r.martyniae-fragantis、r.matritensis、r.meli、小红酵母(r.minuta)、胶红酵母(r.mucilaginosa)、r.nitens、r.nothofagi、r.oryzae、太平洋红酵母(r.pacifica)、浅红红酵母(r.pallida)、对虾红酵母(r.peneaus)、r.philyla、r.phylloplana、皮拉特红酵母(r.pilatii)、果蝇红酵母(r.pilimanae)、松树红酵母(r.pinicola)、r.plicata、多形红酵母(r.polymorpha)、r.psychrophenolica、r.psychrophila、r.pustula、r.retinophila、r.rosacea、r.rosulata、r.rubefaciens、r.rubella、r.rubescens、深红酵母(r.rubra)、r.rubrorugosa、r.rufula、r.rutila、r.sanguinea、r.sanniei、r.sartoryi、r.silvestris、单纯红酵母(r.simplex)、中国红酵母(r.sinensis)、斯鲁菲亚红酵母(r.slooffiae)、r.sonckii、r.straminea、r.subericola、r.suganii、台湾红酵母(r.taiwanensis)、r.taiwaniana、r.terpenoidalis、r.terrea、r.texensis、r.tokyoensis、r.ulzamae、r.vanillica、r.vuilleminii、亚罗红酵母(r.yarrowii)、云南红酵母(r.yunnanensis)和r.zsoltii。法夫酵母属(phaffia)物种的合适示例包括红法夫酵母(p.rhodozyma)。掷孢酵母属(sporobolomyces)物种的合适示例包括浅红掷孢酵母(s.alborubescens)、版纳掷孢酵母(s.bannaensis)、北京掷孢酵母(s.beijingensis)、秋枫掷孢酵母(s.bischofiae)、棒状掷孢酵母(s.clavatus)、s.coprosmae、s.coprosmicola、s.corallinus、s.dimmenae、s.dracophylli、长形掷孢酵母(s.elongatus)、纤细掷孢酵母(s.gracilis)、肌醇掷孢酵母(s.inositophilus)、约氏掷孢酵母(s.johnsonii)、s.koalae、s.magnisporus、s.novozealandicus、香气掷孢酵母(s.odorus)、s.patagonicus、s.productus、玫红掷孢酵母(s.roseus)、s.sasicola、s.shibatanus、独特掷孢酵母(s.singularis)、s.subbrunneus、对称掷孢酵母(s.symmetricus)、s.syzygii、s.taupoensis、铁杉布勒掷抱酵母(s.tsugae)、s.xanthus和云南掷孢酵母(s.yunnanensis)。管囊酵母属(pachysolen)物种的合适示例包括嗜鞣管囊酵母(p.tannophilus)。在本文所公开的某些实施方案中,优选解脂耶氏酵母。合适的解脂耶氏酵母的示例包括以下得自美国典型培养物保藏中心(atcc,manassas,va)的分离物:菌株名称:atcc#20362、#8862、#8661、#8662、#9773、#15586、#16617、#16618、#18942、#18943、#18944、#18945、#20114、#20177、#20182、#20225、#20226、#20228、#20327、#20255、#20287、#20297、#20315、#20320、#20324、#20336、#20341、#20346、#20348、#20363、#20364、#20372、#20373、#20383、#20390、#20400、#20460、#20461、#20462、#20496、#20510、#20628、#20688、#20774、#20775、#20776、#20777、#20778、#20779、#20780、#20781、#20794、#20795、#20875、#20241、#20422、#20423、#32338、#32339、#32340、#32341、#34342、#32343、#32935、#34017、#34018、#34088、#34922、#34922、#38295、#42281、#44601、#46025、#46026、#46027、#46028、#46067、#46068、#46069、#46070、#46330、#46482、#46483、#46484、#46436、#60594、#62385、#64042、#74234、#76598、#76861、#76862、#76982、#90716、#90811、#90812、#90813、#90814、#90903、#90904、#90905、#96028、#201241、#201242、#201243、#201244、#201245、#201246、#201247、#201249、和/或#201847。解脂耶氏酵母以及本文的任何其它非常规酵母可以是产油的(例如,产生其干细胞重量的至少25%的油)和/或产生一种或多种多不饱和脂肪酸(例如ω-6或ω-3)。此类油性可以是由于将酵母遗传工程化以产生与其野生型形式相比升高的脂质的量。产油解脂耶氏酵母菌株的示例公开与美国专利申请公布2009/0093543、2010/0317072、2012/0052537和2014/0186906中,所述文献均以引用方式并入本文。本文所公开的非常规酵母的实施方案还可应用于其它微生物,诸如真菌。在某些实施方案中,真菌可以是相比于由hr介导的修复过程偏好nhejdna修复过程的真菌。本文的真菌可以为担子菌、接合菌、壶菌纲或子囊菌真菌。本文所述的丝状真菌的示例包括以下属的那些:木霉属、金孢子菌属、梭孢壳菌属、脉孢菌(例如,粗糙脉孢菌、好食链孢霉)、栗疫属(例如,栗疫病菌)、短梗霉属(例如,出芽短梗霉菌)、filibasidium、piromyces、隐球菌、支顶孢属、tolypocladium、小柱孢属、裂褶菌、侧孢霉属、青霉属(例如,比莱青霉、沙门柏干酪青霉菌、石斛青霉、产黄青霉、扩展青霉、绳状青霉菌、灰绿青霉、马尔尼菲青霉、娄地青霉、纯绿青霉、鲜绿青霉)、赤霉属(例如,g.acuminata、燕麦赤霉、桑生浆果赤霉、g.circinata、g.cyanogena、藤仓赤霉、错综赤霉、g.pulicaris、束梗镰孢赤霉、g.tricincta、玉米赤霉)、毁丝霉属、毛霉属(例如,鲁西氏毛霉菌、卷枝毛霉菌)、曲霉属(例如黑曲霉、米曲霉、构巢曲霉、黄曲霉、浅曲霉、土曲霉、棒曲霉、烟曲霉)、镰孢属(例如禾谷镰刀菌、尖孢镰刀菌、f.bubigenum、茄腐镰孢菌、尖孢镰刀菌、轮枝样镰刀菌、层生镰刀菌、f.venenatum)、和腐质霉属、以及其无性型和有性型。如果需要,可通过如barnett和hunter(illustratedgeneraofimperfectfungi,第3版,burgesspublishingcompany,1972)中所公开的形态来限定本文真菌的属和物种。真菌可以任选地被表征为有害生物/病原体,诸如动物(例如,人类)的有害生物/病原体。在本文的某些方面,木霉属(trichoderma)物种包括侵占木霉(t.aggresslvum)、t.amazonlcum、棘孢木霉(t.asperellum)、深绿木霉(t.atroviride)、黄绿木霉(t.aureoviride)、澳洲康宁木霉(t.austrokoningii)、短蜜木霉(t.brevicompactum)、雪白木霉(t.candidum)、加勒比木霉(t.caribbaeum)、低头木霉(t.catoptron)、奶油木霉(t.cremeum)、陶瓷木霉(t.ceramicum)、蜡素木霉(t.cerinum)、绿孢木霉(t.chlorosporum)、色精木霉(t.chromospermum)、肉桂色木霉(t.cinnamomeum)、橘绿木霉(t.citrinoviride)、厚木霉(t.crassum)、奶油木霉(t.cremeum)、丁莉亚木霉(t.dingleyeae)、多罗西木霉(t.dorotheae)、平展木霉(t.effusum)、猬木霉(t.erinaceum)、爱莎尼亚木霉(t.estonicum)、可育木霉(t.fertile)、明胶木霉(t.gelatinosus)、加纳木霉(t.ghanense)、钩状木霉(t.hamatum)、哈茨木霉(t.harzianum)、旋状木霉(t.helicum)、交织木霉(t.intricatum)、长枝康宁木霉(t.konilangbra)、康宁木霉(t.koningii)、拟康宁木霉(t.koningiopsis)、长枝木霉(t.longibrachiatum)、长毛木霉(t.longipile)、微孢木霉(t.minutisporum)、矩孢木霉(t.oblongisporum)、卵孢木霉(t.ovalisporum)、彼得森木霉(t.petersenii)、竹生木霉(t.phyllostahydis)、洋大戟草木霉(t.piluliferum)、侧耳木霉(t.pleuroticola)、平菇木霉(t.pleurotum)、多孢木霉(t.polysporum)、假康宁木霉(t.pseudokoningii)、软毛木霉(t.pubescens)、里氏木霉(t.reesei)、罗杰氏木霉(t.rogersonii)、俄罗斯木霉(t.rossicum)、土星孢木霉(t.saturnisporum)、中国木霉(t.sinensis)、弯梗木霉(t.sinuosum)、螺旋木霉(t.spirale)、草黄木霉(t.stramineum)、硬毛木霉(t.strigosum)、子座木霉(t.stromaticum)、球座木霉(t.surrotundum)、台湾木霉(t.taiwanense)、泰国木霉(t.thailandicum)、革菌木霉(t.thelephoricolum)、可可木霉(t.theobromicola)、绒毛木霉(t.tomentosum)、毛簇木霉(t.velutinum)、绿木霉(t.virens)、绿色木霉(t.viride)和渐绿木霉(t.viridescens)。本文的木霉属物种可例如,如trichoderma:biologyandapplications(p.k.mukherjee等人编辑,cabi,oxfordshire,uk,2013)中所述培养和/或操纵,所述文献以引用方式并入本文。在某些实施方案中,微生物细胞为藻类细胞。例如,藻类细胞可以来自下列中任一种:绿藻类(绿藻类(greenalgae))、红藻类(红藻类(redalgae))、褐藻类(褐藻类(brownalgae))、硅藻类(硅藻类(diatoms))和鞭毛藻类(鞭毛藻类(dinoflagellates))。在其它方面,藻类细胞可以是微藻类(例如浮游植物、微球藻或浮游藻类)或大型藻类(海带、海藻)。又如,本文的藻类细胞可以为紫菜属(紫菜)、红皮藻属如掌状红皮藻(掌状红皮藻(dulse))、节旋属如钝顶节旋藻(钝顶节旋藻(spirulina))、小球藻(例如,海水小球藻(c.protothecoides)、角叉菜属诸如角叉菜(爱尔兰藓(irishmoss))、丝囊藻属、马尾藻属、cochayuyo、葡萄藻属(例如布朗葡萄藻)、杜氏藻属(例如,杜氏盐藻)、gracilaria、颗石藻属(例如,颗石藻)、针形纤维藻、小环藻属、汉坦草属、nannochloris、微拟球藻、菱形藻属、褐指藻属(例如,三角褐指藻)、栅藻属、stichococcus、扁藻属(例如,肩突四鞭藻)、海链藻属(例如,伪矮海链藻)、隐甲藻属(例如,隐甲藻)、neochloris(例如,n.oleoabundans)、或裂壶藻。本文的藻类物种可例如,如thompson(algalcellculture.encyclopediaoflifesupportsystem(eolss)biotechnology,第1卷中所述培养和/或操纵,可在eolss.net/sample-chapters互联网网站获得),其以引用方式并入本文。本文的包含至少一种rgen的非常规酵母不存在于自然界中,所述rgen包含至少一种不具有5’端的rna组分。不受任何特定理论的束缚,据信此类酵母不天然存在,因为已经发现本文的rgen仅在例如原核生物中出现。另外,据信酵母的某些实施方案由于包含具有含grna的rna组分的rgen,所以不天然存在,所述grna表示crrna与tracrrna的异源连接。本文的rgen是指包含至少一种cas蛋白质和至少一种rna组分的复合物。合适的cas蛋白质的示例包括i型、ii型或iii型crispr体系的一种或多种cas内切核酸酶(bhaya等人,annu.rev.genet.45:273-297,其以引用方式并入本文)。i型crisprcas蛋白质可以为,例如cas3或cas4蛋白质。ii型crisprcas蛋白质可以为,例如cas9蛋白质。iii型crisprcas蛋白质可以为,例如cas10蛋白质。在优选的实施方案中,使用cas9蛋白质。在某些实施方案中,cas蛋白质可以为细菌或古细菌蛋白质。本文的i-iii型crisprcas蛋白质通常来源于原核生物;i型和iii型cas蛋白质可源自细菌或古细菌物种,然而ii型cas蛋白质(即,cas9)可源自例如细菌物种。在其它实施方案中,合适的cas蛋白质包括下列中的一种或多种:cas1、cas1b、cas2、cas3、cas4、cas5、cas6、cas7、cas8、cas9、cas10、csy1、csy2、csy3、cse1、cse2、csc1、csc2、csa5、csn2、csm2、csm3、csm4、csm5、csm6、cmr1、cmr3、cmr4、cmr5、cmr6、csb1、csb2、csb3、csx17、csx14、csx10、csx16、csax、csx3、csx1、csx15、csf1、csf2、csf3、csf4、其同源物、或其修饰型式。在所公开发明的其它方面,本文的cas蛋白质可以为以下属中的任一种:aeropyrum、pyrobaculum、硫化裂片菌(sulfolobus)、古球状菌属(archaeoglobus)、嗜盐小盒菌属(haloarcula)、甲烷杆菌属(methanobacteriumn)、产甲烷球菌属(methanococcus)、甲烷八叠球菌属(methanosarcina)、methanopyrus、火球菌属(pyrococcus)、灼热嗜酸古菌(picrophilus)、thernioplasnia、棒状杆菌(corynebacterium)、分支杆菌(mycobacterium)、链霉菌(streptomyces)、产液菌属(aquifrx)、卟啉单胞菌属(porphvromonas)、绿菌属(chlorobium)、栖热菌属(thermus)、杆菌(bacillus)、利斯特菌(listeria)、葡萄球菌(staphylococcus)、梭菌属(clostridium)、热厌氧杆菌属(thermoanaerobacter)、支原体属(mycoplasma)、梭杆菌属(fusobacterium)、蓝细菌属(azarcus)、色杆菌属(chromobacterium)、奈瑟菌属(neisseria)、亚硝化单胞菌属(nitrosomonas)、脱硫弧菌(desulfovibrio)、地杆菌(geobacter)、myrococcus、弯曲杆菌(campylobacter)、wolinella、不动细菌属(acinetobacter)、欧文氏菌(erwinia)、埃希氏菌属(escherichia)、军团杆菌(legionella)、甲基球菌属(methylococcus)、巴斯德氏菌属(pasteurella)、光杆菌属(photobacterium)、沙门氏菌属(salmonella)、黄单胞菌属(xanthomonas)、耶尔森菌属(yersinia)、链球菌属(streptococcus)、密螺旋体属(treponema)、氟朗西斯氏菌属(francisella)或栖热袍菌属(thermotoga)。另选地,本文的cas蛋白质可例如通过seqidno:462-465、467-472、474-477、479-487、489-492、494-497、499-503、505-508、510-516或517-521中任一个编码,如美国专利申请公布2010/0093617中所公开的,该文献以引用的方式并入本文。在某些实施方案中,rgen包含cas9氨基酸序列。本文的cas9蛋白质的氨基酸序列,以及本文的某些其它cas蛋白质可源自例如链球菌(例如,化脓链球菌、肺炎链球菌、嗜热链球菌、无乳链球菌、副溶血链球菌、口腔链球菌、唾液链球菌、猕猴链球菌、停乳链球菌、咽峡炎链球菌、星座链球菌、s.pseudoporcinus、变形链球菌)、李斯特菌(例如无害利斯特氏菌)、螺原体属(例如,蜂螺旋原体、s.syrphidicola)、消化链球菌、atopobium、卟啉单胞菌属(例如p.catoniae)、普雷沃菌属(例如中间普雷沃菌)、韦荣球菌属、密螺旋体(例如,t.socranskii、齿垢密螺旋体)、噬二氧化碳菌、大芬戈尔德菌(例如,大芬戈尔德菌)、coriobacteriaceae(例如,c.bacterium)、olsenella(例如,o.profusa)、嗜血杆菌属(例如,唾液嗜血杆菌、h.pittmamae)、巴斯德菌属(例如,贝氏巴斯德菌)、olivibacter(例如,o.sitiensis)、epilithonimonas(例如,e.tenax)、mesonia(例如,m.mobilis)、乳酸菌属(例如,胚牙乳杆菌)、杆菌属(例如,蜡样芽胞杆菌)、aquimarina(例如,a.muelleri)、金黄杆菌属(例如,c.palustre)、多形杆状菌(例如,b.graminisolvens)、奈瑟氏菌属(例如,脑膜炎奈瑟氏菌)、弗朗西斯氏菌属(例如,f.novicida)、或者黄杆菌属(例如,黄杆菌属、土壤杆菌)物种。在本文的某些方面,优选化脓链球菌cas9。又如,cas9蛋白质可以为chylinski等人(rnabiology10:726-737)中所公开的cas9蛋白质中任一种,所述文献以引用方式并入本文。因此,本文的cas9蛋白质的序列可包含例如以如下genbank登录号所公开的cas9氨基酸序列中任一种:g3ecr1(嗜热链球菌)、wp_026709422、wp_027202655、wp_027318179、wp_027347504、wp_027376815、wp_027414302、wp_027821588、wp_027886314、wp_027963583、wp_028123848、wp_028298935、q03ji6(嗜热链球菌)、egp66723、egs38969、egv05092、ehi65578(s.pseudoporcinus)、eic75614(口腔链球菌)、eid22027(星座链球菌)、eij69711,ejp22331(口腔链球菌)、ejp26004(咽峡炎链球菌)、ejp30321、epz44001(化脓链球菌)、epz46028(化脓链球菌)、eql78043(化脓链球菌)、eql78548(化脓链球菌)、erl10511、erl12345、erl19088(化脓链球菌)、esa57807(化脓链球菌)、esa59254(化脓链球菌)、esu85303(化脓链球菌)、ets96804、uc75522、egr87316(停乳链球菌)、egs33732、egv01468(口腔链球菌)、ehj52063(猕猴链球菌)、eid26207(口腔链球菌)、eid33364、eig27013(副溶血链球菌)、ejf37476、ejo19166(链球菌属bs35b)、eju16049、eju32481、yp_006298249、erf61304、erk04546、etj95568(无乳链球菌)、ts89875、ets90967(链球菌属sr4)、ets92439、eub27844(链球菌属bs21)、afj08616、euc82735(链球菌属cm6)、ewc92088、ewc94390、ejp25691、yp_008027038、yp_008868573、agm26527、ahk22391、ahb36273、q927p4、g3ecr1或q99zw2(化脓链球菌),其以引用方式并入。可使用这些cas9蛋白质序列中任一种的变体,但当与本文的rna组分缔合时,应具有针对dna的特异性结合活性,和任选的内切核酸酶活性。此类变体可包含与参考cas9的氨基酸序列至少约80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列。另选地,本文的cas9蛋白质可由例如以下seqidno中的任一个编码:462(嗜热链球菌)、474(嗜热链球菌)、489(无乳链球菌)、494(无乳链球菌)、499(变形链球菌)、505(化脓链球菌)或518(化脓链球菌),如美国专利申请公布2010/0093617所述(以引用方式并入本文)。另选地,本文的cas9蛋白质可包含,例如seqidno:11的氨基酸序列,或seqidno:11的残基1-1368。另选地,cas9蛋白质可包含例如与前述氨基酸序列中的任一个至少约80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%相同的氨基酸序列。当与本文的rna组分缔合时,此类变体cas9蛋白质应具有针对dna的特异性结合活性,和任选地切割或切口活性。本文所用的cas蛋白质(例如cas9)的起源可来自rna组分源自其中的相同物种,或其可来自不同物种。例如,包含源自链球菌物种(例如,化脓链球菌或嗜热链球菌)的cas9蛋白质的rgen可与具有源自相同链球菌物种的序列(例如crrna重复序列、tracrrna序列)的至少一种rna组分复合。另选地,本文所用的cas蛋白质(例如cas9)的起源可来自rna组分源自其中的不同物种(cas蛋白质和rna组分可彼此异源);此类异源cas/rna组分rgen应具有dna靶向活性。可以通过本领域已知的任何合适的测定法来评估确定本文的cas蛋白质针对特异性靶dna序列的结合活性和/或内切核酸酶活性,例如美国专利号8697359中所公开的,其以引用方式在本文中公开。可例如通过以下方法来进行测定:在非常规酵母中表达cas蛋白质和合适的rna组分,并且然后检查预测的dna靶位点的插入缺失存在(该特定测定法中的cas蛋白质可具有完整的内切核酸酶活性[双链切割活性])。可例如经由dna测序方法或通过测定靶序列的功能丧失来推测插入缺失形成来进行对于预测的靶位点处插入缺失的存在的检查。在另一个示例中,可通过在非常规酵母中表达cas蛋白质和合适的rna组分来测定cas蛋白质活性,已向所述非常规酵母提供供体dna,所述供体dna包含与靶位点处或附近的序列同源的序列。在靶位点处的供体dna序列的存在(诸如可通过供体和靶序列之间的成功hr所预测的)可指示靶向存在。本文的cas蛋白质诸如cas9通常还包含异源核定位序列(nls)。例如,本文的异源nls氨基酸序列可具有足够的强度以驱动cas蛋白质以可检测的量在本文酵母细胞的核中积累。nls可包含碱基的一个(单倍体)或多个(例如,二倍体)短序列(例如,2至20个残基)、带正电的残基(例如,赖氨酸和/或精氨酸),并且可位于cas氨基酸序列的任何位置处但使得其暴露于蛋白质表面上。例如,nls可以可操作地连接至本文cas蛋白质的n末端或c末端。例如,两个或更多个nls序列可连接至cas蛋白质,诸如在cas蛋白质的n末端和c末端两者上。本文的适宜nls序列的非限制性示例包括在美国专利6660830和7309576中公开的那些(例如,其中的表1),上述文献均以引用方式并入本文。可用于本文的nls的另一个示例包括seqidno:11的氨基酸残基1373-1379。在某些实施方案中,cas蛋白质及其通过cas蛋白质引导dna特异性靶向的相应rna组分(例如crrna)与本发明所公开的非常规酵母异源。这些rgen组分的异源性质是由于以下事实:cas蛋白质及其相应rna组分仅已知存在于原核生物(细菌和古细菌)中。本文的cas蛋白质可任选地使用其经密码子优化以在酵母细胞中表达的开放阅读框(orf)在非常规酵母细胞中表达。本文的“经密码子优化的”序列是其密码子使用频率经设计用以模仿宿主细胞优选的密码子使用频率的orf。在其中解脂耶氏酵母为非常规酵母细胞的方面,orf的密码子优化可按照如美国专利7125672中提供的解脂耶氏酵母密码子使用特征图来进行,所述专利文献以引用方式并入本文。在一些实施方案中,cas蛋白质为包含一个或多个异源蛋白质结构域(例如,除了cas蛋白质之外,1个、2个、3个或更多个结构域)的融合蛋白的部分。此类融合蛋白可包含任何附加的蛋白质序列,和任选地在任何两个结构域之间,诸如在cas和第一异源结构域之间的接头序列。可融合至本文的cas蛋白质的蛋白质结构域的示例包括但不限于表位标签(例如组氨酸[his]、v5、flag、流感血凝素[ha]、myc、vsv-g、硫氧还蛋白[trx]),报告分子(例如谷胱甘肽-5-转移酶[gst]、辣根过氧化物酶[hr]、氯霉素乙酰转移酶[cat]、β-半乳糖苷酶、β-葡糖醛酸糖苷酶[gus]、荧光素酶、绿色荧光蛋白[gfp]、hcred、dsred、青色荧光蛋白[cfp]、黄色荧光蛋白[yfp]、蓝色荧光蛋白[bfp]),以及具有以下活性中一个或多个活性的结构域:甲基化酶活性、脱甲基酶活性、转录激活活性(例如,vp16或vp64)、转录抑制活性、转录释放因子活性、组蛋白修饰活性、rna切割活性和核酸结合活性。在其它实施方案中,cas蛋白质可与结合dna分子或其它分子的蛋白质,诸如麦芽糖结合蛋白(mbp)、s-tag、lexadna结合结构域(dbd)、gal4adna结合结构域、和单纯疱疹病毒(hsv)vp16融合。可以为包含本文的cas蛋白质的融合蛋白质的部分的附加结构域公开于美国专利申请公布2011/0059502中,该文献以引用的方式并入本文。在其中cas蛋白质融合至异源蛋白质(例如转录因子)的某些实施方案中,cas蛋白质具有dna识别和结合活性(当与本文的合适的rna组分复合时),但不具有dna切口活性或切割活性。本文的rgen可结合到,并且任选地切割dna靶序列处的dna链。在某些实施方案中,rgen可切割dna靶序列的一个或两条链。例如,rgen可切割dna靶序列的两条链。本文可切割dna靶序列的两条链的rgen通常包含其全部内切核酸酶结构域处于功能态的cas蛋白质(例如,保留每个内切核酸酶结构域中的一些或全部活性的野生型内切核酸酶结构域或其变体)。因此,保留cas蛋白质的每个内切核酸酶结构域中的一些或全部活性的野生型cas蛋白质(例如,本文所公开的cas9蛋白质)或其变体是可切割dna靶序列的两条链的rgen的适宜示例。包含功能性ruvc和hnh核酸酶结构域的cas9蛋白质是可切割dna靶序列的两条链的cas蛋白质的示例。本文可切割dna靶序列的两条链的rgen通常在相同位置处切割两条链,使得在切割位点处形成平端(即,无核苷酸突出物)。本文可切割dna靶序列的一条链的rgen可在本文中表征为具有切口酶活性(例如,部分切割能力)。本文的cas切口酶(例如,cas9切口酶)通常包含使得cas仅切割dna靶序列的一条链(即,形成切口)的一个功能性内切核酸酶结构域。例如,cas9切口酶可包含(i)突变的、功能失调的ruvc结构域和(ii)功能性hnh结构域(例如野生型hnh结构域)。又如,cas9切口酶可包含(i)功能性ruvc结构域(例如,野生型ruvc结构域)和(ii)突变的、功能失调的hnh结构域。适用于本文的cas9切口酶的非限制性示例由gasiunas等人(proc.natl.acad.sci.u.s.a.109:e2579-e2586),jinek等人(science337:816-821),sapranauskas等人(nucleicacidsres.39:9275-9282)和美国专利申请公布2014/0189896中所描述的,这些申请以引用的方式并入本文。例如,本文的cas9切口酶可包含嗜热链球菌cas9,其具有asp-31替换(例如,asp-31-ala)(突变的ruvc结构域的示例)、或his-865替换(例如,his-865-ala)、asn-882替换(例如,asn-882-ala)、或asn-891替换(例如,asn-891-ala)(突变的hnh结构域的示例)。另外,例如,本文的cas9切口酶可包含化脓链球菌cas9,其具有asp-10替换(例如,asp-10-ala)、glu-762替换(例如glu-762-ala)、或asp-986替换(例如,asp-986-ala)(突变的ruvc结构域的示例)、或his-840替换(例如,his-840-ala)、asn-854替换(例如,asn-854-ala)、或asn-863替换(例如,asn-863-ala)(突变的hnh结构域的示例)。关于化脓链球菌cas9,三个ruvc亚结构域一般分别位于氨基酸残基1-59、718-769和909-1098处,并且hnh结构域位于氨基酸残基775-908处(nishimasu等人,cell156:935-949)。本文的cas9切口酶可出于各种目的用于所公开发明的非常规酵母中。例如,cas9切口酶可用于利用合适的供体多核苷酸在dna靶位点序列处或附近刺激hr。因为经切口的dna不是nhej过程的底物,但通过hr过程识别,所以在特定靶位点处将dna切口应当使所述位点更易接受利用合适的供体多核苷酸进行hr。又如,一对cas9切口酶可用于增加dna靶向的特异性。一般来讲,这可通过提供两个cas9切口酶来进行,由于与具有不同向导序列的rna组分缔合,所以两个cas9切口酶在期望靶向的区域中的相对链上的dna序列附近靶向和切口。这种每个dna链附近的切割形成dsb(即,具有单链突出物的dsb),这然后被识别为nhej的底物(导致插入缺失形成)或hr的底物(则导致与合适的供体多核苷酸(如果提供)重组)。在这些实施方案中,每个切口可以为例如彼此分开的至少约5个、10个、15个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个或100个(或介于5和100之间的任何整数)碱基。本文的一个或两个cas9切口酶蛋白质可用于如上所述的cas9切口酶对。例如,可使用具有突变ruvc结构域,但功能性hnh结构域的cas9切口酶(即,cas9hnh+/ruvc-)(例如,化脓链球菌cas9hnh+/ruvc-)。可通过使用具有将每个切口酶靶向到每个特异性dna位点的向导rna序列的本文的适宜rna组分,将每个cas9切口酶(例如,cas9hnh+/ruvc-)引导至彼此附近的特异性dna位点(至多间隔100个碱基对)。在某些实施方案中,rgen可结合到dna靶位点序列,但不切割靶位点序列处的任何链。此类rgen可包含cas蛋白质,其中其核酸酶结构域全部均是突变的、功能失调的。例如,本文可结合到dna靶位点序列,但不切割靶位点序列处的任何链的cas9蛋白质可包含突变的功能失调的ruvc结构域和突变的功能失调的hnh结构域两者。此类cas9蛋白质的非限制性示例包含上文所公开的ruvc和hnh核酸酶结构域突变体中任一个(例如,具有asp-10替换(诸如asp-10-ala)和his-840替换(诸如his-840-ala)的化脓链球菌cas9)。本文结合但不切割靶dna序列的cas蛋白质可用于调节基因表达,例如,在这种情况下,cas蛋白质可以与转录因子(或其部分)(例如,阻遏物或激活子,例如本文所公开的那些中的任一种)融合。例如,包含具有asp-10替换(例如asp-10-ala)和his-840替换(例如his-840-ala)的化脓链球菌cas9的cas9可融合至vp16或vp64转录激活结构域。用于此类rgen的rna组分中的向导序列可例如与基因启动子或其它调控元件(例如,内含子)中的dna序列互补。在某些方面,酵母可包含(i)可切割dna靶序列的一个或两个dna链的rgen,和(ii)包含与dna靶位点序列处或附近的序列同源的至少一个序列的供体多核苷酸(通过本文的cas蛋白质特异性靶向的序列)。如果靶位点包含ssb或dsb(诸如可使用本文cas蛋白质引入),则合适的供体多核苷酸能够经历由dna靶位点处或附近的序列进行的hr。本文的供体多核苷酸内的“同源序列”可包含或由至少约25、50、75、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000或10000个核苷酸,或约50-500、50-550、50-600、50-650或50-700个核苷酸的序列组成,所述序列与靶位点序列处或附近的序列具有100%的同一性,或与靶位点序列处或附近的序列具有例如至少约95%、96%、97%、98%或99%同一性。本文的供体多核苷酸可具有两个同源序列(同源臂),所述同源序列例如由与靶位点序列处或附近的序列异源的序列隔开。此类供体多核苷酸和靶位点序列之间的hr通常导致靶位点处的序列被供体多核苷酸的异源序列置换(位于与供体多核苷酸的同源臂同源的靶位点序列之间的靶位点序列被供体多核苷酸的异源序列置换)。在具有两个同源臂的供体多核苷酸中,所述臂可由例如,至少约1、2、3、4、5、10、20、30、40、50、75、100、250、500、1000、2500、5000、10000、15000、20000、25000或30000个核苷酸隔开(即,供体多核苷酸中的异源序列的长度为至少约1、2、3、4、5、10、20、30、40、50、75、100、250、500、1000、2500、5000、10000、15000、20000、25000或30000个核苷酸)。每个同源臂的长度(例如上文所公开的同源序列的长度中的任一个)可以相同或不同。每个臂与靶位点处或附近的相应同源序列的同一性百分比(例如,上文所公开的同原序列的同一性%中任一个)可以相同或不同。与供体多核苷酸的对应同源序列同源的在靶位点序列处或附近(另选地,本地或附近)的dna序列可以距靶序列中预测cas蛋白质切割位点(dsb或切口)例如在约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、450、500、750、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、20000、30000、40000、50000或60000(或介于1和60000之间的任何整数)个核苷酸内(例如,约1-1000、100-1000、500-1000、1-500或100-500个核苷酸)。这些核苷酸距离可以沿切割位点的上游或下游方向,从切割位点到同源序列的第一个核苷酸标记。例如,与供体多核苷酸中的对应序列同源的靶序列附近的序列可在靶序列的预测cas蛋白质切割位点下游的500个核苷酸碱基对处起始。例如,在本文采用具有两个同源臂(例如,由异源序列分开的第一同源臂和第二同源臂)的供体多核苷酸的实施方案中,同源序列(对应于与供体的第一同源臂的同源性)可在预测的cas切割位点的上游,并且同源序列(对应于与供体的第二同源臂的同源性)可在预测的cas切割位点的下游。例如,这些上游和下游的同源序列中每一个距预测切割位点的核苷酸距离可以相同或不同,并且可以为上文所公开的核苷酸距离中的任一个。例如,同源序列的3’端(对应于与供体的第一同源臂的同源性)可位于预测cas切割位点上游600个核苷酸碱基对处,并且同源序列的5’端(对应于与供体的第二同源臂的同源性)可位于预测cas切割位点下游400个核苷酸碱基对处。本文的rgen可结合到,并任选地切割非常规酵母的基因组中染色体、附加体或任何其它dna分子中的靶位点序列处的dna链。鉴于rgen的rna组分包含与靶序列的链互补的序列(向导序列),靶序列的这种识别和结合是特异性的。在某些实施方案中,靶位点可以是独特的(即,在目标基因组中存在靶位点序列的单次出现)。本文的靶序列的长度可以为例如,至少13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个核苷酸;介于13-30个核苷酸之间;介于17-25个核苷酸之间,或介于17-20个核苷酸之间。该长度可包括或排除pam序列。另外,本文靶序列的链具有与(crrna或grna的)向导序列的足够互补性从而与向导序列杂交并引导cas蛋白质或cas蛋白质复合物与靶序列的序列-特异性结合(在合适的pam邻近靶序列时,参见下文)。向导序列及其对应dna靶序列的链之间的互补度为例如,至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%。本文的靶位点可位于例如编码基因产品(例如蛋白质或rna)的序列或非编码序列(例如,调控序列或“垃圾”序列)中。pam(前间区序列邻近基序)序列可邻近靶位点序列。pam序列是由本文的rgen识别的短dna序列。dna靶序列的缔合pam和前11个核苷酸对于cas9/grna靶向和切割可能是重要的(jiang等人,nat.biotech.31:233-239)。本文的pam序列的长度可根据所用的cas蛋白质或cas蛋白质复合物而不同,但通常例如为2、3、4、5、6、7或8个核苷酸的长度。例如,pam序列紧接靶位点序列的下游、或在靶位点序列下游的2个或3个核苷酸内,所述靶位点序列与靶位点中的链互补,所述靶位点中的链继而与rna组分向导序列互补。在本文的实施方案中,其中rgen为与rna组分复合的内切核酸酶活性cas9蛋白质,cas9按照rna组分引导而结合到靶序列,并切割紧邻pam序列上游的第三核苷酸位置的5’的两条链。考虑靶位点:pam序列的以下示例:5’-nnnnnnnnnnnnnnnnnnnxgg-3’(seqidno:46)。在该示例性序列中,n可以为a、c、t或g,并且x可以为a、c、t或g(x也可被称为npam)。该示例中的pam序列为xgg(加下划线)。合适的cas9/rna组分复合物可切割紧接双下划线n的5’的该靶。seqidno:46中n的串表示靶序列,所述靶序列与本文rna组分的向导序列为例如至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%相同(其中,dna靶序列的任何t可与rna向导序列的任何u比对)。在该靶序列(其代表本文的靶位点)处识别和结合时,cas9复合物的rna组分的向导序列可与n的串的互补序列退火;向导序列和靶位点互补序列之间的互补度百分比为例如至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%。如果cas9切口酶用于靶向基因组中的seqidno:46,则切口酶可紧邻双下划线n的5’或在互补链的相同位置处切口,这取决于切口酶中哪个内切核酸酶结构域是功能失调的。如果不具有溶核活性的cas9(ruvc和hnh结构域两者均功能失调)用于靶向基因组中的seqidno:46,在其可识别并结合靶序列,但不对所述序列进行任何切割。本文的pam通常根据所用rgen的类型来选择。例如,本文的pam序列可以为通过rgen识别的pam序列,所述rgen包含cas,诸如cas9,其源自cas可源自其中的本文所公开的物种中的任一种。在某些实施方案中,pam序列可以为由rgen识别的pam序列,所述rgen包含源自化脓链球菌、嗜热链球菌、无乳链球菌、脑膜炎奈瑟菌、牙质齿菌或新凶手弗氏杆菌的cas9。例如,源自化脓链球菌的适宜cas9可用于靶向具有ngg的pam序列的基因组序列(seqidno:47;n可以为a、c、t或g)。又如,当靶向具有以下pam序列的dna序列时,合适的cas9可源自以下物种中的任一种:嗜热链球菌(nnagaa[seqidno:48])、无乳链球菌(ngg[seqidno:47])、nnagaaw[seqidno:49,w为a或t]、nggng[seqidno:50])、脑膜炎奈瑟菌(nnnngatt[seqidno:51])、牙质齿菌(naaaac[seqidno:52])、或新凶手弗氏杆菌(ng[seqidno:53])(其中所有这些特定pam序列中的n为a、c、t或g)。可用于本文的cas9/pam的其它示例包括在shah等人(rnabiology10:891-899)和esvelt等人(naturemethods10:1116-1121)中公开的那些,所述文献以引用方式并入本文。本文的靶序列的示例遵循seqidno:46,但其中‘xgg’pam由前述pam中任一个置换。在本文实施方案中,至少一种不具有5’端的rna组分包含于rgen中。该未封端的rna组分包含与非常规酵母中的染色体或附加体的靶位点序列互补的序列。基于该序列互补度,rgen特异性结合到并任选地切割该靶位点处的dna链。因此,在本发明所公开的实施方案中,rna组分的互补序列还可被称为向导序列或可变靶向结构域。本文的rna组分的向导序列(例如,crrna或grna)的长度可以为至少13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个核糖核苷酸,介于13-30个核糖核苷酸的长度之间;介于17-25个核糖核苷酸的长度之间;或介于17-20个核糖核苷酸的长度之间。一般来讲,本文的向导序列具有与靶dna序列的链足够的互补性从而与靶序列杂交并引导cas蛋白质或cas蛋白质复合物与靶序列的序列-特异性结合(在合适的pam邻近靶序列时)。向导序列及其对应dna靶序列之间的互补度为例如,至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%。可相应地将向导序列工程化以将rgen靶向到酵母细胞中的dna靶序列。本文的rna组分可包含例如crrna,其包含向导序列和重复(tracrrna配对)序列。向导序列通常位于crrna的5’端处或附近(在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个碱基内)。crrna的向导序列的下游是“重复”或“tracrrna配对”序列,其与tracrrna的5’端处的序列互补并与所述序列杂交。向导序列和tracrrna配对序列可紧邻,或通过例如1、2、3、4或更多个碱基隔开。tracrrna配对序列具有例如与tracrrna的5’端的至少50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%或99%序列互补度。一般来讲,互补度可参考tracrrna配对序列与tracrrna序列的最佳比对,连同两个序列中较短者的长度。本文的tracrrna配对序列的长度可以为,例如至少8、9、10、11、12、13、14、15、16、17或18个核糖核苷酸,并且与tracrrna的5’端处的相同或相似长度的序列杂交(例如,加上或减去1、2、3、4或5个碱基)。本文的tracrrna配对序列的适宜示例包含seqidno:54(guuuuuguacucucaagauuua)、seqidno:55(guuuuuguacucuca)、seqidno:56(guuuuagagcua,参见实施例)、或seqidno:57(guuuuagagcuag),或其变体,其(i)具有至少约90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性,并且(ii)可与tracrrna的5’端序列退火。本文的crrna的长度可以为例如至少约18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46或48个核糖核苷酸;或约18-48个核糖核苷酸;或约25-50个核糖核苷酸。tracrrna应当连同crrna一起包含于实施方案中,在该实施方案中ii型crispr体系的cas9蛋白质包含于rgen中。本文的tracrrna包含,在5’-至-3’方向上,(i)与crrna的重复区(tracrrna配对序列)退火的序列和(ii)包含茎环的部分。(i)的序列长度可以例如与上文所公开的tracrrna配对序列长度中的任一个相同或相似(例如,加上或减去1、2、3、4、或5个碱基)。本文的tracrrna的总长度(即,序列组分[i]和[ii])可为例如至少约30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90(或者介于30和90之间的任何整数)个核糖核苷酸。tracrrna还可包括3′端处的1、2、3、4、5或更多个尿嘧啶残基,其可借助于利用转录终止子序列表达tracrrna而存在。例如,本文的tracrrna可源自上文所列的菌种中任一种,cas9序列可源自所述菌种。合适的tracrrna序列的示例包括美国专利8697359和chylinski等人(rnabiology10:726-737)中所公开的那些,所述文献以引用方式并入本文。本文的优选tracrrna可源自链球菌属物种tracrrna(例如,化脓链球菌、嗜热链球菌)。本文的tracrrna的其它合适的示例可包括:seqidno:58:uagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugc(参见实施例),seqidno:59:uagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaagug,或seqidno:60:uagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuauca,其可源自化脓链球菌tracrrna。本文的tracrrna的其它合适的示例可包括:seqidno:61:uaaaucuugcagaagcuacaaagauaaggcuucaugccgaaaucaacacccugucauuuuauggcaggguguuuucguuauuuaa,seqidno:62:ugcagaagcuacaaagauaaggcuucaugccgaaaucaacacccugucauuuuauggcaggguguuuucguuauuua、或seqidno:63:ugcagaagcuacaaagauaaggcuucaugccgaaaucaacacccugucauuuuauggcagggugu,其可源自嗜热链球菌tracrrna。本文的tracrrna的其它示例为这些tracrrnaseqidno的变体,其(i)与其具有至少约80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性,和(ii)可用作tracrrna(例如,5’端序列可与crrna的tracrrna配对序列退火,5’端序列下游的序列可形成一个或多个发夹状物,变体tracrrna可与cas9蛋白质形成复合物)。本文所公开的rgen的rna组分可包含例如,向导rna(grna),其包含可操作地连接至,或融合至tracrrna的crrna。在某些优选的实施方案中,grna的crrna组分在tracrrna组分的上游(即,此类grna包含在5’-至-3’方向上,可操作地连接tracrrna的crrna)。如本文(例如,上述实施方案)所公开的任何crrna和/或tracrrna(和/或其部分,诸如crrna重复序列、tracrrna配对序列、或tracrrna5’端序列)可例如包含在grna中。本文grna的crrna组分的tracrrna配对序列应当能够与tracrrna组分的5’端退火,从而形成发夹状结构。例如,关于(crrna组分的)tracrrna配对序列和(tracrrna组分的)5’端序列的长度和两者之间互补度百分比的上文公开内容中的任一个可表征grna的crrna和tracrrna组分。为有利于该退火,crrna和tracrrna组分的可操作连接或融合优选包含合适的成环核糖核苷酸序列(即,成环序列可将crrna和tracrrna组分连接在一起,从而形成grna)。rna成环序列的合适的示例包括gaaa(seqidno:43,参见实施例)、caaa(seqidno:44)和aaag(seqidno:45)。然而,可使用较长或较短的环序列,如可交替环序列。环序列优选包含核糖核苷酸三联体(例如,aaa)和在所述三联体的任一端处的附加核糖核苷酸(例如,c或g)。本文的grna形成发夹状物(“第一发夹状物),其中其(crrna组分的)tracrrna配对序列和tracrrna5’端序列部分退火。一个或多个(例如、1、2、3或4个)附加发夹状结构可在该第一发夹状物下游形成,这取决于grna的tracrrna组分的序列。因此,grna可具有例如至多五个发夹状结构。例如,grna还可包括在grna序列末端之后的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30或更多个残基,其可借助于利用转录终止子序列表达grna而存在。这些附加残基可以全部为u残基,或例如至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%为u残基,其取决于终止序列的选择。可用于所公开发明中的适宜grna的非限制性示例可包括:seqidno:64:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuuguacucucaagauuuagaaauaaggcuucaugccgaaaucaacacccugucauuuuauggcaggguguuuucguuauuuaa、seqidno:65:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuuguacucucagaaauaaggcuucaugccgaaaucaacacccugucauuuuauggcaggguguuuucguuauuuaa、seqidno:66:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuuguacucucagaaauaaggcuucaugccgaaaucaacacccugucauuuuauggcagggugu,seqidno:67:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuuguacucucagaaaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugc、seqidno:68:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuagagcuagaaaaaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaagug、seqidno:69:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuagagcuagaaauaaggcuaguccguuauca、或seqidno:70:nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnguuuuagagcuagaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugcuuuu(参见实施例)。在seqidno:64-70的每一个中,加单下划线的序列表示grna的crrna部分。每个“n”表示合适向导序列的核糖核苷酸碱基(a、u、g或c)。第一块小写字母表示tracrrna配对序列。第二块小写字母表示grna的tracrrna部分。双下划线序列近似与tracrrna配对序列退火以形成第一发夹状物的tracrrna序列的部分。环序列(gaaa,seqidno:43)以大写字母示出,其可操作地连接每个grna的crrna和tracrrna部分。本文grna的其它示例包括前述grna的变体,所述变体(i)与这些序列具有至少约80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%序列同一性(在该计算中排除向导序列),并且(ii)可用作grna,其特异性靶向cas9蛋白质以与靶dna序列结合并任选地切口或切割靶dna序列。本文的grna还可根据具有向导序列(vt结构域),之后是cas内切核酸酶识别(cer)结构域来表征。cer结构域包含tracrrna配对序列,之后是tracrrna序列。可用于本文的cer结构域的示例包括上述seqidno:64-70中所包含的那些(每个中的cer结构域是vt结构域的n之后的序列)。cer结构域的另一合适示例是seqidno:1(参见实施例),其在5’-至-3’方向上包含seqidno:56的tracrrna配对序列、seqidno:43的成环序列(gaaa)、以及seqidno:58的tracrrna序列。本发明所公开的rgen的rna组分不具有5’端(7-甲基鸟苷酸[m7g]端)。因此,本文的rna组分不具有在其5’末端处的7-甲基鸟苷酸[m7g]端。本文的rna组分可具有,例如5′-羟基基团而不是5′-端。另选地,本文的rna组分可具有,例如5′-磷酸酯而不是5′-端。据信rna组分可在转录之后在核中更好的积聚,因为5’-封端的rna(例如,具有5’m7g端的rna)经受核输出。本文未封端的rna组分的优选示例包括合适的grna、crrna、和/或tracrrna。在某些实施方案中,本文的rna组分缺乏5’端,并且任选地具有替代的5’-羟基基团,这是由于rna由rna组分前体的5’端处的核酶序列进行自加工(即,在rna组分的上游包含核酶序列的前体rna,诸如grna经历核酶介导的自加工以去除核酶序列,从而保留不具有5’端的下游rna组分)。在某些其它实施方案中,本文的rna组分不通过由rna聚合酶iii(poliii)启动子转录来产生。在某些实施方案中,酵母还包含dna多核苷酸序列,所述dna多核苷酸序列包含(i)可操作地连接至(ii)编码rna组分的核苷酸序列的启动子。该多核苷酸序列由酵母使用以表达与cas蛋白质复合从而形成rgen的rna组分。此类多核苷酸序列可以呈下列形式:例如,质粒、酵母人工染色体(yac)、粘粒、噬菌粒、细菌人工染色体(bac)、病毒或线性dna(例如线性pcr产物)、或可用于将多核苷酸序列转移到非常规酵母细胞中的任何其它类型的载体或构建体。该多核苷酸序列可瞬时(即,不整合到基因组中)或稳定(即,整合到基因组中)存在于本文的酵母细胞中。另外,该多核苷酸序列可包括或缺乏一种或多种合适的标记物序列(例如,选择或表型标记物)。适用于表达本文rna组分的包含于多核苷酸序列中的启动子可在非常规酵母细胞中操作,并且可以是例如组成型或诱导型的。在某些方面,启动子可包含强启动子,其是每单位时间可引导相对大量的生产性启动的启动子,和/或驱动比包含酵母的酵母中基因的平均转录水平更高转录水平的启动子。可用于本文的强启动子的示例包括在公开于以下专利申请公布中的那些:2012/0252079(dgat2)、2012/0252093(el1)、2013/0089910(alk2)、2013/0089911(sps19)、2006/0019297(gpd和gpm)、201i/0059496(gpd和gpm)、2005/0130280(fba、fbain、fbainm)、2006/0057690(gpat)和2010/0068789(yat1),所述专利文献以引用方式并入本文。合适的强启动子的其它示例包括列于表2中的那些。表2:强启动子a该表中的每个参考序列以引用方式并入本文。尽管上文所列的强启动子来自解脂耶氏酵母,但据信例如来自本文所公开的任何非常规酵母的其相应启动子(例如,同源物)均可以用作强启动子。因此,强启动子可包含例如xpr2、tef、gpd、gpm、gpdin、fba、fbain、fbainm、gpat、yat1、exp1、dgat2、el1、alk2或sps19启动子。另选地,强启动子诸如对应于前述启动子中任一种的任一种可来自其它类型的酵母(例如,酿酒酵母、粟酒裂殖酵母)(例如,在美国专利申请公布2010/0150871中所公开的强启动子中的任一种,该文献以引用的方式并入本文)。可用于本文的强启动子的其它示例包括pgk1、adh1、tdh3、tef1、pho5、leu2和gal1启动子,以及在velculescu等人(cell88:243-251)中所公开的强酵母启动子,其以引用方式并入本文。可用于本文的强启动子的另一个示例可包含seqidno:12(耶氏酵母fba1启动子序列)。在某些实施方案中,本文的启动子可包含rna聚合酶ii(polii)启动子。据信,所有上文所列的强启动子均为合适的polii启动子的示例。例如,由polii启动子转录可涉及至少约12个蛋白质(例如,rpb1-rpn12个蛋白质)的rna聚合酶ii复合物的形成。由本文的polii启动子转录的rna通常为5’-封端的(例如,在5’端处包含m7g基团)。因为本文rna组分不具有5’端,因此如果其由本文的polii启动子表达,则应当采用从rna组分去除5’端的方式。适用于从本文polii-转录的rna组分有效去除5’端的方式包括适当使用一种或多种核酶(参见下文),例如,组1自剪接内含子和组2自剪接内含子。例如,编码rna组分的本文的核苷酸序列还可编码在编码rna组分的序列上游的核酶。因此,在某些实施方案中,酵母还包含dna多核苷酸序列,所述dna多核苷酸序列包含(i)启动子,其可操作地连接至(ii)在5’-至-3’方向上编码核酶和rna组分的核苷酸序列。由此类多核苷酸序列表达的转录物自催化地去除核酶序列以产生rna,所述rna不具有5’端但包含rna组分序列。这种“自加工”rna可以包含例如crrna或grna,并且可与cas蛋白质如cas9复合,从而形成rgen。本文核酶可以为例如锤头(hh)核酶、丁型肝炎病毒(hdv)核酶、i组内含子核酶、rnasep核酶、或发夹型核酶。本文核酶的其它非限制性示例包括varkud卫星(vs)核酶、葡糖胺-6-磷酸激活核酶(glms)、和cpeb3核酶。lilley(biochem.soc.trans.39:641-646)公开了涉及核酶结构和活性的信息。应当适用于本文的核酶的示例包括公开于ep0707638和美国专利6063566、5580967、5616459和5688670中的核酶,其以引用方式并入本文。在某些优选的实施方案中,使用锤头核酶。该类型的核酶可以为i型、ii型或iii型锤头核酶,例如,如hammann等人(rna18:871-885)中所公开的,其以引用方式并入本文。鉴定编码锤头核酶的dna的多种方式公开于hammann等人中,其可相应地用于本文。本文的锤头核酶可源自例如病毒、类病毒、植物病毒卫星rna、原核生物(例如古细菌、蓝藻细菌、酸杆菌)或真核生物诸如植物(例如拟南芥、康乃馨)、原生生物(例如变形虫、眼虫)、真菌(例如曲霉属、解脂耶氏酵母)、两栖动物(例如蝾螈、青蛙)、血吸虫、昆虫(例如蟋蟀)、软体动物、哺乳动物(例如小鼠、人类)、或线虫。本文的锤头核酶通常包含三个碱基配对的螺旋体,其各自分别被称为螺旋体i、螺旋体ii和螺旋体iii,由保守序列的短接头分开。锤头核酶(i-iii)的三种类型通常基于核酶的5’和3’端包含于哪个螺旋体中。例如,如果锤头核酶序列的5′和3′端有助于茎i,则其可以被称为i型锤头核酶。在三种可能形貌类型中,i型可存在于原核生物、真核生物和rna植物病原体的基因组中,然而ii型锤头核酶仅描述于原核生物中,并且iii型锤头核酶大多数存在于植物、植物病原体和原核生物中。在某些实施方案中,锤头核酶为i型锤头核酶。在某些实施方案中,编码锤头核酶的序列可包含至少约40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140或150个(或者介于40和150之间的任何整数)核苷酸,40-100个核苷酸,或40-60个核苷酸。编码锤头核酶的序列在编码rna组分的序列的上游。编码本文的锤头核酶的序列可以为例如紧接编码rna组分的向导序列(例如,向导序列可以为crrna或grna的向导序列)的序列的5’,或在5’的至少2、3、4、5、6、7、8、9或10个核苷酸处。锤头核酶的前5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个核糖核苷酸应当分别与紧邻锤头核酶序列下游的序列的第一相同编号的核糖核苷酸互补。例如,如果本文的多核苷酸序列编码包含紧邻rna组分的向导序列上游的锤头核酶序列的rna,则核酶的例如前6个核糖核苷酸可与向导序列的前6个核糖核苷酸互补。在该示例中,锤头核酶可切割紧邻向导序列的第一位置上游的rna转录物(或以另一方式来说,锤头核酶可切割紧邻核酶序列下游的rna转录物)。该逻辑同样适用于其它前述示例性实施方案。例如,如果本文的多核苷酸序列编码包含为rna组分的向导序列上游的8个残基的锤头核酶序列的rna(例如,存在8个残基间隔序列),则核酶的例如前6个核糖核苷酸可与紧接核酶序列的3’的6个核糖核苷酸互补。在该示例中,锤头核酶可切割紧邻核酶序列下游的rna转录物。又如,如果本文的多核苷酸序列编码包含紧邻rna组分的向导序列上游的锤头核酶序列的rna,则核酶的例如前10个核糖核苷酸可与向导序列的前10个核糖核苷酸互补。在该示例中,锤头核酶可切割紧邻向导序列的第一位置上游的rna转录物(或以另一方式来说,锤头核酶可切割紧邻核酶序列下游的rna转录物)。锤头核酶序列的示例如下表示:nnnnnncugaugaguccgugaggacgaauaagc(seqidno:15,n可以为a、u、c或g;参见实施例)。seqidno:15的前6个残基可被设计成与紧接由本文dna多核苷酸表达的rna转录物中的seqidno:15之后的(例如,本文所公开的crrna或grna向导序列的)前6个残基互补(退火)。核酶可切割紧接seqidno:15之后的转录物。虽然seqidno:15示出具有用于与紧接seqidno:15之后的序列残基退火的6个残基(“n”),但出于该目的,在该核酶的开始处可具有5至15个“n”残基。应注意,在rna转录物包含seqidno:15的情况下,(i)锤头核酶的螺旋体i可通过n残基与紧接转录物中seqidno:15之后的前6个残基退火而形成,(ii)螺旋体ii可通过由单下划线指示的互补序列的退火形成,并且(iii)螺旋体iii可通过由双下划线指示的互补序列退火形成。因此,在某些实施方案中,锤头核酶可以为seqidno:15的变体,其具有(i)与seqidno:15至少约80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的序列同一性(在计算中排除“n”序列);以及(ii)与彼此退火以形成螺旋体ii和iii的seqidno:15的单下划线和双下划线区对齐的区域(螺旋体i由适当选择“n”残基形成)。可连接至seqidno:15的序列的示例及其各种实施方案(上述)包括包含seqidno:64-70中一个的grna。本文编码包含连接至rna组分的5’锤头核酶的rna序列的dna多核苷酸(本文的“核酶-rna组分盒”)可被设计成驱动5’-端紧接锤头核酶序列起始的转录物的转录(即核酶序列在转录起始位点处起始)。另选地,dna多核苷酸可被设计成驱动具有核酶-rna组分盒上游的非核酶序列的转录物的转录。例如,此类5’非核酶转录物序列可短至几个核苷酸(1-10个)长,最多长达5000-20000个核苷酸(当核酶从rna组分切割自身时,从rna组分去除核酶的该5’序列)。在某些实施方案中,包含核酶-rna组分盒的dna多核苷酸可包含rna组分序列下游的合适的转录终止序列。可用于本文中的转录终止序列的示例公开于美国专利申请公布2014/0186906中,该专利以引用方式并入本文。例如,可使用酿酒酵母sup4基因转录终止序列(例如,seqidno:8)。此类实施方案通常不包含位于核酶-rna组分盒下游的核酶序列。另外,取决于终止序列的选择,此类实施方案通常包含在rna组分序列的端部之后的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30或更多个残基。这些附加残基可以全部为u残基,或例如至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%为u残基,其取决于终止序列的选择。另选地,核酶序列(例如,锤头核酶或hdv核酶)可以为rna组分序列的3’(例如,1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个核苷酸);此类实施方案中的rna组分序列可侧接有上游和下游核酶。3’核酶序列可相应地定位成使得其从rna组分序列切割自身;此类切割可使得转录物正好在rna组分序列的端部处终止,或具有在rna组分序列的端部之后例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或更多个残基。在某些实施方案中,dna多核苷酸可包含(i)启动子,所述启动子可操作地连接至(ii)包含多于一个核酶-rna组分盒(即,串联盒)的序列。由此类dna多核苷酸表达的转录物可具有例如2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个核酶-rna组分盒。在每个rna组分序列之后可任选地包含3’核酶序列(例如,如上所述)以允许从下游转录物序列切割和分离rna组分。此类实施方案中的每个rna组分通常被设计成将本文rgen引导至独特的dna靶位点。因此,此类dna多核苷酸可相应地用于非常规酵母中以同时靶向例如多个不同的靶位点;此类使用可任选地表征为多路方法。连接至rna组分(其连接至3’核酶)的5’锤头核酶可在本文中被称为“核酶-rna组分-核酶盒”。可设计本文用于表达包含串联核酶-rna组分-核酶盒的转录物的dna多核苷酸,使得在每个盒之间存在约10、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更多个核苷酸(例如,非编码间隔序列)。每个盒之间的距离可以相同或不同。虽然上述实施方案中某些已经根据锤头核酶序列来进行描述,但此类实施方案还可相应地根据本文任何其它核酶序列(例如,hdv核酶),而不是锤头核酶序列来表征。本领域普通技术人员应当理解如何定位此类其它核酶序列以在特定位点处切割。在某些实施方案中,酵母还包含dna多核苷酸序列,所述dna多核苷酸序列包含(i)启动子,所述启动子可操作地连接至(ii)编码cas蛋白质(例如cas9)的核苷酸序列。该多核苷酸序列由酵母使用以表达与rna组分复合从而形成rgen的cas蛋白质。此类多核苷酸序列可以呈下列形式:质粒、yac、粘粒、噬菌粒、bac、病毒或线性dna(例如线性pcr产物)、或可用于将多核苷酸序列转移到非常规酵母细胞中的任何其它类型的载体或构建体。例如,可使用本文所公开的任何polii启动子。上文关于用于表达rna组分的dna多核苷酸序列所公开的任何特征因此可应用于用于表达cas蛋白质的dna多核苷酸序列。该多核苷酸序列可瞬时(即,不整合到基因组中)或稳定(即,整合到基因组中)存在于本文的酵母细胞中。在其它方面,除了用于表达cas蛋白质的dna多核苷酸之外,酵母还可具有用于表达rna组分的dna多核苷酸(例如,如上所述的)。这些dna多核苷酸均可以对酵母是稳定或瞬时的;另选地,用于表达cas蛋白质的dna多核苷酸可以是稳定的,并且用于表达rna组分的dna多核苷酸可以是瞬时的(或反之亦然)。dna多核苷酸序列可另选地为用于表达cas蛋白质和适用于在酵母细胞中提供rgen的rna组分两者的dna多核苷酸序列。此类dna多核苷酸可包含,例如,(i)可操作地连接至编码(rgen的)rna组分的核苷酸序列的启动子(rna组分盒),和(ii)可操作地连接至编码cas蛋白质(例如,cas9)的核苷酸序列的启动子(cas盒)。关于用于表达cas蛋白质或rna组分的dna多核苷酸的上述特征中的任一个可例如应用于用于在非常规酵母细胞中表达cas蛋白质和合适的rna组分两者的dna多核苷酸序列。另外,本文所公开的cas蛋白质和rna组分(例如,crrna或grna)中的任一个可由该dna多核苷酸序列表达。在某些实施方案中,一种或多种rna组分和/或cas盒可包含在dna多核苷酸序列内。在其它方面,一个或多个rna组分可如上所述串联表达。用于cas盒和rna盒的启动子可以相同或不同。设想此类dna多核苷酸序列可用于在非常规酵母和常规酵母两者中表达rgen。公开的发明还涉及将rna引导的内切核酸酶(rgen)靶向到非常规酵母中的染色体或附加体中的靶位点序列的方法。该方法包括向酵母的核提供rgen,所述rgen包含至少一种不具有5’端的rna组分,其中所述rna组分包含与靶位点序列互补的序列,并且其中rgen结合到,并任选地切割全部或部分靶位点序列。例如,可使用关于方法特征中每一个(例如,酵母类型、rgen、rna组分等)的上文所公开的实施方案或下文实施例中的任一个来进行该靶向方法。因此,上文或实施例中所公开的特征中的任一个,或这些特征的任何组合可适当用于表征本文靶向方法的实施方案。以下靶向方法特征是示例。在本文靶向方法的某些实施方案中,非常规酵母可以为以下属中任一个的成员:耶氏酵母属、毕赤酵母属、许旺氏酵母属、克鲁维酵母属、arxula属、丝孢酵母属、假丝酵母属、黑粉菌属、球拟酵母属、接合酵母属、三角酵母属、隐球酵母属、红酵母属、法夫酵母属、掷孢酵母属和管囊酵母属。解脂耶氏酵母是本文的合适的耶氏酵母。可用于靶向方法的非常规酵母的其它非限制性示例公开于本文中。适用于本文靶向方法的rgen可包含i型、ii型或iii型crispr体系的cas蛋白质。cas9蛋白质可用于某些实施方案中,诸如链球菌cas9。适用于靶向方法中的链球菌cas9蛋白质的示例包括包含源自下列的氨基酸序列的cas9蛋白质:化脓链球菌、嗜热链球菌、肺炎链球菌、无乳链球菌、副溶血链球菌、口腔链球菌、唾液链球菌、猕猴链球菌、停乳链球菌、咽峡炎链球菌、星座链球菌、s.pseudoporcinus或变形链球菌cas9蛋白质。可用于本文靶向方法的rgen和cas9蛋白质的其它非限制性示例公开于本文中。例如,可使用可切割dna靶序列处的一个或两条链的rgen。用于本文靶向方法的rgen的rna组分可包含例如,grna,其包含可操作地连接至,或融合至tracrrna的crrna。如本文所公开的任何crrna和/或tracrrna(和/或其部分,诸如crrna配对序列、或tracrrna5’端序列)可例如包含在grna中。另外,例如,本文所公开的任何grna可用于靶向方法。例如,pam(前间区序列邻近基序)序列可邻近靶位点序列。在本文靶向方法的某些实施方案中,pam序列紧接靶位点序列的下游、或在靶位点序列的下游的2个或3个核苷酸内,所述靶位点序列与靶位点中的链互补,所述靶位点中的链继而与rna组分向导序列互补。在本文的实施方案中,其中rgen为与rna组分复合的内切核酸酶活性cas9蛋白质,cas9按照rna组分引导而结合到靶序列,并切割紧邻pam序列上游的第三核苷酸位置的5’的两条链。合适的pam序列的示例包括化脓链球菌(ngg[seqidno:47])和嗜热链球菌(nnagaa[seqidno:48])pam序列,其可分别用于利用源自每个物种的cas9蛋白质靶向。另外,例如,如本文所公开的任何pam序列可用于靶向方法。在本文的靶向方法的某些实施方案中,酵母还包含dna多核苷酸序列,所述dna多核苷酸序列包含(i)启动子,所述启动子可操作地连接至(ii)编码rna组分的核苷酸序列。利用此类dna多核苷酸可向酵母的核提供rgen的rna组分,因为rna组分由dna多核苷酸转录。适用于在酵母核中表达(rgen)的rna组分的dna多核苷酸序列的示例在本文中公开。如本文所公开的启动子中任一种可用于此类dna多核苷酸序列中,例如,强启动子和/或包含polii启动子序列的启动子。在某些实施方案中,编码rna组分的dna多核苷酸可用于在酵母中提供rna组分,所述rna组分已被工程化来表达cas蛋白质(例如,稳定的cas表达)。例如,编码rna组分的本文的核苷酸序列还可编码在编码rna组分的序列上游的核酶。因此,在本文靶向方法的某些实施方案中,酵母可包含dna多核苷酸序列,所述dna多核苷酸序列包含(i)启动子,所述启动子可操作地连接至(ii)在5’-至-3’方向上编码核酶和rna组分的核苷酸序列。利用此类dna多核苷酸可向酵母的核提供rgen的rna组分,因为rna组分由dna多核苷酸转录。本文核酶可以为例如锤头核酶、丁型肝炎病毒(hdv)核酶、i组内含子核酶、rnasep核酶、或发夹型核酶。例如,如本文所公开的任何核酶,以及如本文所公开的编码连接至rna组分的核酶的任何多核苷酸序列可用于靶向方法。在本文靶向方法的某些实施方案中,酵母还包含dna多核苷酸序列,所述dna多核苷酸序列包含(i)启动子,所述启动子可操作地连接至(ii)编码cas蛋白质(例如cas9)的核苷酸序列。利用此类dna多核苷酸,可在酵母中提供rgen的cas蛋白质组分。适用于在酵母中表达(rgen的)cas蛋白质组分的dna多核苷酸序列的示例在本文中公开。如本文所公开的启动子中任一种可用于此类dna多核苷酸序列中,例如,强启动子。在靶向方法的某些实施方案中,还可向酵母提供包含与dna靶位点序列处或附近的序列同源的至少一个序列的供体多核苷酸(连同提供在靶位点序列处切口或切割的rgen)。合适的示例包括具有同源臂的供体多核苷酸。例如,如本文所公开的任何供体多核苷酸可用于靶向方法中。该方法的此类实施方案通常涉及供体多核苷酸和靶序列之间的hr(在靶序列的rgen介导的切口或切割之后);因此,这些方法还可任选地被称为在非常规酵母中进行hr的方法。本文公开了可通过该方法进行的hr策略的示例。用于在酵母细胞中靶向的供体dha多核苷酸的合适量可以为至少约300、400、500、600、700或800分子的供体dna/酵母细胞。包含本文所述用于表达rgen组分的dna多核苷酸的任何构建体或载体可通过任何标准技术引入非常规酵母细胞中。这些技术包括例如转化(例如,乙酸锂转化(methodsinenzymology,194:186-187)、基因枪轰击、电穿孔和显微注射。例如,美国专利4880741和5071764,和chen等人(appl.microbiol.biotechnol.48:232-235),上述文献以引用方式并入本文,描述了用于解脂耶氏酵母的dna转化技术。可进行本文靶向方法,以用于在非常规酵母中形成插入缺失的目的。此类方法可如上文所公开的进行,但不另外提供可在靶dna位点处或附近经历hr的供体dna多核苷酸(即,在该方法中诱导nhej)。可形成的插入缺失的示例在本文中公开。插入缺失的尺寸可以为例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个碱基。在某些实施方案中,插入缺失可以甚至更大,诸如至少约20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140或150个碱基。在其它实施方案中,插入或缺失可以为至少约500、750、1000或1500个碱基。在某些实施方案中,当试图形成插入缺失时,单碱基替换可替代地在靶位点序列中形成。因此,可进行本文的靶向方法以例如用于形成单碱基替换的目的。在目的在于插入缺失形成的本文靶向方法的某些实施方案中,非常规酵母(例如,解脂耶氏酵母)中的插入缺失形成频率显著高于可在常规酵母诸如酿酒酵母中使用相同或相似靶向策略观察到的。例如,虽然常规酵母中的插入缺失形成频率可以为约0.0001至0.001(dicarlo等人,nucleicacidsres.41:4336-4343),但本文非常规酵母中的频率可以为至少约0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75或0.80。因此,在本文非常规剂酵母中的插入缺失形成频率可以比可在常规酵母中使用相同或相似cas介导的靶向策略观察到的高例如至少约50、100、250、500、750、1000、2000、4000或8000倍。这些实施方案的某些方面可关于不包括供体dna,和/或其中rgen组分(cas和合适的rna组分)由相同载体/构建体表达的靶向方法。本文的靶向方法可例如以在所述方法中靶向2个或更多个dna靶位点的方式来进行。此类方法可包括向酵母提供dna多核苷酸,其表达包含如本文所公开的串联核酶-rna组成盒(例如,串联核酶-rna组分-核酶盒)的转录物。该方法可靶向非常接近相同序列的dna位点(例如,启动子或开放阅读框,和/或彼此间隔的位点(例如,在不同基因和/或染色体中))。取决于期望的靶向结果,此类方法可在具有(对于hr)或不具有(对于导致插入缺失和/或碱基替换的nhej)合适的供体dna多核苷酸的情况下进行。在某些实施方案中,可进行靶向方法以破坏编码蛋白质和非编码rna的一个或多个dna多核苷酸序列。可被靶向用于破坏的此类序列的示例为编码标记物的序列(例如,标记基因)。本文标记物的非限制性示例包括可筛选标记物和可选择标记物。本文的可筛选标记物可以为在合适条件下使酵母在视觉上不同的标记物。可筛选标记物的示例包括编码β-葡糖醛酸糖苷酶(gus)、β-半乳糖苷酶(lacz)和荧光蛋白(例如gfp、rfp、yfp、bfp)的多核苷酸。本文的可选择标记物可以为使得酵母对选择性试剂或选择性环境具有抗性的标记物。可选择标记物的示例为营养缺陷型标记物,诸如his3、leu2、trp1、met15或ura3,其使得酵母在不存在外源提供的组氨酸、亮氨酸、色氨酸、甲硫氨酸或尿嘧啶的情况下存活。可选择标记物的其它示例是抗生素(抗真菌)-抗性标记物,诸如对潮霉素b、诺尔丝菌素、腐草霉素、嘌呤霉素或新霉素(例如g418)具有酵母抗性的那些。在某些实施方案中,破坏标记物的至少一个目的可以是用于标记物再循环。标记物再循环是一种方法,例如,包括(i)用标记物和异源dna序列转化酵母,(ii)选择包含标记物和异源dna序列的经转化酵母(其中标记物可选择酵母通常具有包含异源dna序列的更高机会),(iii)破坏标记物,并且然后根据需要重复步骤(i)-(iii)多次(使用相同的标记物,但每次循环使用不同的异源dna序列)以利用多个异源dna序列转化酵母。在该过程中,一个或多个异源序列可包含呈供体多核苷酸形式的标记物本身(例如,侧接有用于靶向特定基因座的同源臂的标记物)。本文的标记物再循环方法的示例包括使用ura3作为非常规酵母诸如解脂耶氏酵母中的标记物的那些。本文所公开的组合物和方法的非限制性示例如下:1.一种非常规酵母,其包含至少一种rna引导的内切核酸酶(rgen),所述rna引导的内切核酸酶包含至少一种不具有5’-端的rna组分,其中所述rna组分包含与酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列互补的序列,其中所述rgen可结合到全部或部分靶位点序列。2.根据实施方案1所述的非常规酵母,其中所述rgen可结合到并切割全部或部分靶位点序列。3.根据实施方案1所述的酵母,其中所述酵母为选自下列属的成员:耶氏酵母属,毕赤酵母属、许旺氏酵母属、克鲁维酵母属、arxula属、丝孢酵母属、假丝酵母属、黑粉菌属、球拟酵母属、接合酵母属、三角酵母属、隐球酵母属、红酵母属性、法夫酵母属、掷孢酵母属和管囊酵母属。4.根据实施方案1所述的酵母,其中所述rgen包含crispr(聚集状规则间隔的短回文重复序列)-缔合的(cas)蛋白质-9(cas9)氨基酸序列。5.根据实施方案4所述的酵母,其中所述cas9蛋白质为链球菌cas9蛋白质。6.根据实施方案4所述的酵母,其中所述rna组分包含向导rna(grna),所述向导rna包含可操作地连接至反式激活crisprrna(tracrrna)的crisprrna(crrna)。7.根据实施方案4所述的酵母,其中pam(前间区序列邻近基序)序列邻近靶位点序列。8.一种非常规酵母,其包含多核苷酸序列,所述多核苷酸序列包含可操作地连接至至少一个核苷酸序列的启动子,其中所述核苷酸序列包含编码在编码rna组分的dna序列上游的核酶的dna序列,其中所述rna组分包含与酵母中染色体或附加体上的靶位点序列互补的可变靶向结构域,其中所述rna组分可形成rna-引导的内切核酸酶(rgen),其中所述rgen可结合到全部或部分靶位点序列。9.根据实施方案8所述的非常规酵母,其中所述rgen可结合到并切割全部或部分靶位点序列。10.根据实施方案8所述的非常规酵母,其中由核苷酸序列转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中所述rna组分不具有5’端。11.根据实施方案10所述的非常规酵母,其中所述核酶为锤头核酶、丁型肝炎病毒核酶、i组内含子核酶、rnasep核酶、或发夹型核酶。12.根据实施方案8所述的非常规酵母,其中由核苷酸序列转录的rna不自催化地去除核酶以产生不具有5’端的核酶-rna组分融合分子。13.根据实施方案12所述的非常规酵母,其中所述核酶为hdv核酶。14.根据实施方案8所述的非常规酵母,其中所述启动子为强启动子。15.根据实施方案8所述的非常规酵母,其中所述启动子包含poiii启动子序列。16.一种将rna引导的内切核酸酶(rgen)靶向到非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列的方法,所述方法包括向所述酵母提供rgen,所述rgen包含至少一种不具有5’端的rna组分,其中所述rna组分包含与靶位点序列互补的序列,其中所述rgen结合到全部或部分靶位点序列。17.根据实施方案16所述的方法,其中所述rgen可结合到并切割全部或部分靶位点序列。18.一种将rna引导的内切核酸酶(rgen)靶向到非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列的方法,所述方法包括向所述酵母提供rgen,所述rgen包含至少一个核酶-rna组分融合分子,其中所述rna组分包含与靶位点序列互补的序列,其中所述rgen结合到全部或部分靶位点序列。19.根据实施方案18所述的方法,其中所述rgen可结合到并切割全部或部分靶位点序列。20.一种将rna引导的内切核酸酶(rgen)靶向到非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列的方法,所述方法包括向所述酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码rna组分上游的核酶的dna序列,其中由所述第二重组dna构建体转录的rna自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中所述rna组分和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen可结合到全部或部分靶位点序列。21.根据实施方案20所述的方法,其中所述rgen可结合到并切割全部或部分靶位点序列。22.一种将rna引导的内切核酸酶(rgen)靶向到非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点序列的方法,所述方法包括向所述酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码核酶-rna组分融合分子的dna序列,其中所述核酶-rna组分融合分子和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen可结合到并任选地切割全部或部分靶位点序列。23.根据实施方案22所述的方法,其中所述rgen可结合到并切割全部或部分靶位点序列。24.一种用于修饰非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点的方法,所述方法包括向非常规酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码rna组分上游的核酶的dna序列,其中由所述第二重组dna构建体转录的rna自催化地去除核酶以产生不具有5’端的所述rna组分,其中所述cas9内切核酸酶在所述靶位点处引入单链或双链断裂。25.一种用于修饰非常规酵母中的染色体或附加体上的靶位点的方法,所述方法包括向非常规酵母提供第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码不具有5’端的核酶-rna组分融合分子的dna序列,其中所述核酶-rna组分融合分子和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen在所述靶位点处引入单链或双链断裂。26.一种用于修饰非常规酵母中的染色体或附加体上的多个靶位点的方法,所述方法包括向非常规酵母提供至少第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含可操作地连接至至少一个多核苷酸的启动子,其中所述至少一个多核苷酸编码包含rna组分上游的核酶的rna分子,其中所述rna分子自催化地去除核酶以产生所述rna组分,其中cas9内切核酸酶在所述靶位点处引入单链或双链断裂。27.一种用于修饰非常规酵母中的染色体或附加体上的多个靶位点的方法,所述方法包括向非常规酵母提供至少第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含可操作地连接至至少一个多核苷酸的启动子,其中所述至少一个多核苷酸编码核酶-rna组分融合分子,其中所述核酶-rna组分融合分子和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen在所述靶位点处引入单链或双链断裂。28.根据实施方案22-25中任一项所述的方法,所述方法还包括鉴定在所述靶位点处具有修饰的至少一种非常规酵母细胞,其中所述修饰包括所述靶位点中的一个或多个核苷酸的至少一个缺失、添加或替换。29.根据实施方案24-28中任一项所述的方法,所述方法还包括向所述酵母提供供体dna,其中所述供体dna包含目的多核苷酸。30.根据实施方案29所述的方法,所述方法还包括鉴定在其染色体或附加体中包含整合在所述靶位点处的目的多核苷酸的至少一种酵母细胞。31.一种用于编辑非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列的方法,所述方法包括向非常规酵母提供多核苷酸修饰模板dna,第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码rna组分上游的核酶的dna序列,其中由第二重组dna构建体转录的rna自催化地去除核酶以产生不具有5’端的所述rna组分,其中所述cas9内切核酸酶在所述酵母的染色体或附加体中的靶位点处引入单链或双链断裂,其中所述多核苷酸修饰模板dna包含所述核苷酸序列的至少一个核苷酸修饰。32.一种用于编辑非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列的方法,所述方法包括向非常规酵母提供多核苷酸修饰模板dna,第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含编码不具有5’端的核酶-rna组分融合分子的dna序列,其中所述核酶-rna组分融合分子和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen在所述酵母的染色体或附加体中的靶位点处引入单链或双链断裂,其中所述多核苷酸修饰模板dna包含所述核苷酸序列的至少一个核苷酸修饰。33.一种用于编辑非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列的方法,所述方法包括向非常规酵母提供至少一种多核苷酸修饰模板dna、至少第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含可操作地连接至至少一个多核苷酸的启动子,其中所述至少一个多核苷酸编码包含rna组分上游的核酶的rna分子,其中所述rna分子自催化地去除核酶以产生不具有5’端的所述rna组分,其中所述cas9内切核酸酶在所述酵母的染色体或附加体中的靶位点处引入单链或双链断裂,其中所述多核苷酸修饰模板dna包含所述核苷酸序列的至少一个核苷酸修饰。34.一种用于编辑非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列的方法,所述方法包括向非常规酵母提供至少一个多核苷酸修饰模板dna、至少第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码cas内切核酸酶的dna序列的,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含可操作地连接至至少一个多核苷酸的启动子,其中所述至少一个多核苷酸编码不具有5’端的核酶-rna组分融合分子,其中所述核酶-rna组分融合分子和cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen在所述酵母的染色体或附加体中的靶位点处引入单链或双链断裂,其中所述多核苷酸修饰模板dna包含所述核苷酸序列的至少一个核苷酸修饰。35.根据实施方案24-34中任一项所述的方法,其中所述第一重组dna和第二重组dna位于相同质粒上。36.根据实施方案24-34中任一项所述的方法,其中所述第一重组dna和第二重组dna位于独立的质粒上。37.一种用于使非常规酵母中的染色体或附加体上的核苷酸序列沉默的方法,所述方法包括向非常规酵母提供至少第一重组dna构建体,所述第一重组dna构建体包含编码失活的cas内切核酸酶的dna序列,和至少第二重组dna构建体,所述第二重组dna构建体包含可操作地连接至至少一个多核苷酸的启动子,其中至少一个多核苷酸编码不具有5’端的核酶-rna组分融合分子,其中所述核酶-rna组分融合分子和失活的cas9内切核酸酶可形成rgen,所述rgen结合到所述酵母的染色体或附加体中的所述核苷酸序列,从而阻断所述核苷酸序列的转录。38.一种用于生产非常规酵母中的基因修饰用多重向导rna的高通量方法,所述方法包括:a)提供重组dna构建体,其包含以5’至3’的顺序可操作地连接至下列的启动子:编码核酶的第一dna序列、编码反向选择剂的第二dna序列、编码向导rna的cer结构域的第三dna序列和终止序列;b)向(a)的重组dna构建体提供至少一个寡核苷酸双链体,其中所述寡核苷酸双链体源自包含能够编码向导rna靶序列的可变靶向结构域(vt)的dna序列的第一单链寡核苷酸与包含编码可变靶向结构域的dna序列的互补序列的第二单链寡核苷酸的组合;c)将(a)的反向选择剂与(b)的至少一个寡双链体交换,从而形成重组dna构建体库,其各自包含能够编码向导rna的可变靶向结构域的dna序列;以及,d)转录(c)的重组dna构建体库,从而形成核酶-向导rna分子库。39.根据实施方案38所述的方法,所述方法还包括诱导核酶-向导rna分子库使得所述分子自催化地去除核酶和核酶上游的任何rna序列,以产生不包含5’端的向导rna分子库。40.根据实施方案38所述的方法,所述方法还包括诱导核酶-向导rna分子库使得所述分子切割核酶上游的任何rna序列,以产生不包含5’端的核酶-grna融合分子。41.一种重组dna序列,其包含(i)聚合酶ii启动子,所述聚合酶ii启动子可操作地连接至(ii)编码核酶和向导rna的核苷酸序列,其中所述核酶在所述向导rna上游,其中由(ii)的核苷酸序列转录的rna自催化地去除核酶以产生所述向导rna,并且其中所述向导rna可形成rgen,所述rgen可识别、结合到、和任选地切割非常规酵母的基因组中的靶位点。42.一种重组rna序列,其包含核酶和向导rna,其中所述核酶在所述向导rna的上游,其中所述核酶可被自催化地去除以产生所述向导rna,并且其中所述向导rna可形成rgen,所述rgen可识别、结合到和任选地切割非常规酵母的基因组中的靶位点。43.一种重组dna序列,其包含(i)聚合酶ii启动子,所述聚合酶ii启动子可操作地连接至(ii)编码核酶和向导rna的核苷酸序列,其中所述核酶在所述向导rna的上游,其中由(ii)的核苷酸序列转录的rna产生核酶-向导rna融合分子,并且其中所述核酶-向导融合分子可形成rgen,所述rgen可识别、结合到和任选地切割非常规酵母的基因组中的靶位点。44.一种重组rna序列,其包含核酶-向导rna融合分子,其中所述核酶-向导rna融合分子可形成rgen,所述rgen可识别、结合到和任选地切割非常规酵母的基因组中的靶位点。实施例所公开的本发明将在以下的实施例中进一步阐述。应该理解,尽管这些实施例说明了本发明的某些优选方面,但仅是以例证的方式给出的。通过上述论述和这些实施例,本领域的技术人员可确定本发明的必要特征,并且在不脱离本发明的实质和范围内的前提下,可对本发明进行各种变化和修改以适应多种用途和条件。实施例1由耶氏酵母中的poliii启动子表达的sgrna不将cas9引导至靶位点并介导dna切割该示例公开了被设计用于表达靶向leu2基因座的解脂耶氏酵母中的sgrna和cas9蛋白质的载体和盒。如果该酵母中产生的sgrna和cas9可与靶位点相互作用、找到并切割靶位点,则突变应当经由靶位点处的易错非同源末端接合(nhej)产生。图1示出了sgrna分子,其为单个rna分子,所述rna分子包含两个区域,可变靶向结构域(vt)(向导序列)和cas内切核酸酶识别结构域(cer)。vt区可以为具有与靶核酸分子同一性的rna多核苷酸的20聚体。vt结构域指定了用于在位于pam基序(例如ngg,seqidno:47)的5’的靶位点中切割的靶位点。cer结构域与cas9蛋白质相互作用并使得vt结构域相互作用并引导cas9蛋白质切割(jinek等人,science337:816-821)。vt结构域和cer结构域两者都是sgrna的功能所需要的编码将cas9靶向到耶氏酵母的leu2基因座的编码区中的三个独立靶位点(leu2-1、leu2-2、leu2-3)的vt结构域的dna序列列于表3中。表3还列出了编码靶向耶氏酵母can1基因座的编码区的vt结构域的dna序列。表3编码用于利用cas9靶向耶氏酵母中的leu2或can1基因座的sgrnavt结构域的dna序列leu2-1a(seqidno:2)tccaagaagattgttcttctleu2-2a(seqidno:3)ctccgtcatccccggttctcleu2-3a(seqidno:4)cggcgacttctgtggccccgcan1-1b(seqidno:17)tcaaacgattacccaccctca由leu2-1、leu2-2和leu2-3靶向的leu2基因位点分别具有cgg、tgg或agg作为pam位点。b由can1-1靶向的can1基因位点具有cgg作为pam位点。表3中leu2靶向dna序列中的每一个独立地融合至编码cer结构域(seqidno:1)的dna序列,所述cer结构域与化脓链球菌cas9蛋白质相互作用,从而形成编码具有cer结构域和vt结构域两者的完整sgrna的dna序列(注意,seqidno:1在5’-至-3’方向上包含seqidno:56的tracrrna配对序列、seqidno:43成环序列(gaaa)、和seqidno:58的tracrrna序列)。为了在细胞核中表达这些sgrna,并且回避核输出和5’修饰体系,将编码sgrna的dna序列置于对来自酿酒酵母(snr52[seqidno:5]或rpr1[seqidno:6])或解脂耶氏酵母(snr52[seqidno:7])的rnapoliii启动子的控制下。具体地讲,将scsnr52融合至leu2-1,将scrprl融合至leu2-2,并且将ylsnr52融合至leu2-3。将编码每种sgrna的dna序列的3’端融合至来自酿酒酵母的sup4基因的强终止子(seqidno:8)。因此,制备三种不同的poliii-驱动的sgrna盒。按照标准技术,将来自化脓链球菌m1gas(sf370)的cas9基因的开放阅读框经密码子优化以在耶氏酵母中表达,产生seqidno:9。在seqidno:9的最后有义密码子之后掺入编码猿猴病毒40(sv40)单倍体核定位信号(nls)加上短接头(4个氨基酸)的dna序列以得到seqidno:10。seqidno:10编码以seqidno:11示出的氨基酸序列。seqidno:11的最后七个氨基酸编码附加的nls,然而在seqidno:11的位置1369-1372处的残基编码附加的接头。通过标准分子生物学技术,将经耶氏酵母密码子优化的cas9-nls序列(seqidno:10)融合至耶氏酵母组成型启动子,fba1(seqidno:12)。经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒(seqidno:13)的示例示于图2a中,其包含组成型fba1启动子、经耶氏酵母密码子优化的cas9和sv40nls。将该cas9表达盒(seqidno:13)克隆到质粒pzuf中,得到构建体pzufcas9(图3a,seqidno:14)。将sgrna表达盒(上述)中的每个独立地克隆到pzufcas9(seqidno:14)的paci/clai位点中,以获得pzufcas9/sgrna构建体,所述构建体可用于利用经耶氏酵母密码子优化的cas9表达盒和poliii驱动的sgrna表达盒共转化酵母细胞。此类构建体的示例为pzufcas9/poliii-sgrna(图3b),其包含用于在耶氏酵母中靶向leu2-3的ylsnr52-sgrna表达盒。利用200ng质粒pzufcas9(seqidno:14)或特定的pzufcas9/sgrna(例如pzufcas9/poliii-sgrna,图3b)转化尿嘧啶营养缺陷型解脂耶氏酵母细胞,并在缺乏尿嘧啶的完整最小板(cm-ura)上选择尿嘧啶原养型。在缺乏亮氨酸的完整最小板(cm-leu)上对在cm-ura板上产生的群落筛选亮氨酸营养缺陷型。尿嘧啶原养型转化体均不显示出亮氨酸营养缺陷型。这些结果表示经耶氏酵母密码子优化的cas9和poliii启动子驱动的sgrna不被表达、不产生、不相互作用、不靶向dna、和/或不切割dna。如果该实验产生了亮氨酸营养缺陷型,则该结果可能指示cas9/sgrna复合物靶向并切割leu2编码区,导致易错nhej和随后的插入缺失形成,从而形成移码突变。因此,其显示sgrna的poliii驱动表达不可用于在耶氏酵母中提供功能性cas9-sgrna复合物。实施例2包含由dna聚合酶ii启动子驱动的5’-和3’-核酶的经耶氏酵母优化的sgrna表达盒该实施例公开了经优化用于在耶氏酵母中表达和cas9-介导的靶向的sgrna。用于此类表达的每个盒包含polii启动子,其用于驱动融合至5’-核酶和3’-核酶的sgrna(核酶-sgrna-核酶,或rgr)的转录。提供5’和3’核酶以从sgrna去除polii启动子相关的转录修饰物,诸如5’端结构,仅保留sgrna序列。这些表达盒允许用于sgrna表达的更宽的启动子选择。另外,由这些盒转录的sgrna不经受核输出,因为其缺乏5’-端结构。这些特征允许sgrna在耶氏酵母细胞中的稳健表达,因此它们可以将cas9内切核酸酶引导到体内基因组的靶区域。将5’-锤头(hh)核酶和3’-丁型肝炎病毒(hdv)核酶加入sgrna序列中使得sgrna由任何启动子表达但不考虑在由一些rna聚合酶(例如polii)转录的启动子处发生的后转录修饰并绕过了当前对用于sgrna表达的启动子的有限选择。当表达此类sgrna时,核酶在pre-sgrna转录自切割时存在,从而与转录物分离,留下未修饰的sgrna。对于每个测试的sgrna,编码sgrna的dna序列(i)在其5’端处融合至编码5’hh核酶的序列(seqidno:15)并且(ii)在其3’端处融合至编码3’hdv核酶的序列(seqidno:16)。hh核酶的5′-连接是使得hh核酶的前6个核苷酸为sgrna的vt区(向导序列)的前6个核苷酸的反向互补序列这样的连接。使用标准分子生物学技术将每个核酶侧接的pre-sgrna(rgr)融合至fba1启动子(seqidno:12)以产生经耶氏酵母优化的sgrna表达盒(最终的盒描述于图2b中)。此类盒的示例性序列以seqidno:18示出,其包含可操作地连接至编码rgr(hh-sgrna-hdv)的序列的fba1启动子(seqidno:12),其中sgrna包含由seqidno:17(can1-1)编码的vt结构域和seqidno:1作为其cer结构域(注意,seqidno:18的cer结构域-编码区、prf38(seqidno:19)和prf84(seqidno:41)中的每个具有附加的“tgg”,其中此类“tgg”介于对应于seqidno:1(cer结构域)的位置73-74的残基位置之间)。该vt结构域靶向耶氏酵母can1基因开放阅读框(genbank登录号nc_006068,yali0b19338g,染色体b的~bp2557513-2559231)的编码区中的位点。编码的hh核酶的前6个残基与sgrna的前6个残基(即,vt结构域的前6个残基)互补。注意,在seqidno:18中存在紧接seqidno:12(fba1启动子)之后的三个残基(atg),据信其不影响pre-sgrna的表达和核酶介导的自催化。将seqidno:18克隆到称为prf38的构建体中(图3c,seqidno:19)。因此,制备用于表达不具有5’和3’polii启动子相关转录修饰的sgrna的dna盒。这些类型的盒用于实施例3中用于耶氏酵母中的cas9基因靶向。实施例3经耶氏酵母优化的sgrna可用于sgrna/cas9内切核酸酶体系中以切割染色体dna该实施例公开了使用如实施例2中所述的经耶氏酵母优化的sgrna表达盒以表达sgrna,所述sgrna可与cas9一起用于识别和切割耶氏酵母中的染色体dna。此类切割通过预测的dna切割位点的区域中突变的出现来表现,这是由于切割位点处的易错nhejdna修复。靶向解脂耶氏酵母的can1基因用于切割。分别通过表型(刀豆氨酸抗性)和对突变频率和频谱的测序来检查耶氏酵母转化体中can1的成功靶向。ura-解脂耶氏酵母细胞(菌株y2224,直接源自菌株atcc20362的尿嘧啶营养缺陷型,公开于美国专利申请公布2010/0062502中,其以引用方式并入本文)通过利用pzufcas9(图3a,seqidno:14)和由包含用于靶向can1基因座的经耶氏酵母优化的rgrpre-sgrna盒(包含于seqidno:18)的prf38(图3c,seqidno:19)扩增的线性pcr产物,通过锂离子介导的转化(ito等人,j.bacteriology153:163-168)来共转化。用于该pcr扩增的引物为seqidno:20(正向)和seqidno:21(反向)。仅利用pzufcas9(seqidno:14)转化的ura-解脂耶氏酵母细胞(y2224)用作阴性对照。在cm-ura培养基上选择利用pzufcas9(seqidno:14)和rgrpre-sgrna表达盒转化的细胞作为尿嘧啶原养型。通过将cm-ura板平板复制到缺乏尿嘧啶、缺乏精氨酸并补充有60μg/ml有毒精氨酸类似物,刀豆氨酸的完整最小培养基(cm+can)上,筛选在can1基因中包含功能丧失突变的细胞。具有功能性can1基因的细胞可将刀豆氨酸传输到细胞中导致细胞死亡。在can1基因中具有功能丧失等位基因的细胞不传输刀豆氨酸并且能够在cm+can板上生长。对于仅利用cas9转化的细胞,通过刀豆氨酸抗性的表型筛选回收的功能丧失突变体的频率为零(图4)。然而,当利用rgrpre-sgrna表达盒共转化cas9时,刀豆氨酸抗性转化体的频率增加至10%(图4)。使用正向(seqidno:22)和反向(seqidno:23)pcr引物扩增刀豆氨酸抗性菌落的can1基因座。使用zymocleantm和浓缩柱(zymoresearch,irvine,ca)纯化pcr产物。使用测序引物seqidno:24对pcr产物进行测序(sanger法)。将序列与包含靶位点的野生型(wt)耶氏酵母can1编码序列进行比对(图5)。在表达cas9和sgrna两者的细胞中的can1基因座处的主要功能丧失突变(测序分离物的73%)为cas9切割位点处的-1移码突变(图5)。少量其它缺失和插入组成can1基因座处的剩余突变。总之,90%的突变为小缺失和插入(图5)。很少发生其它事件,诸如插入少量来自另一染色体的序列(4%),在切割位点处插入经耶氏酵母优化的sgrna表达盒(1.5%),或较大缺失(1%)。3.5%经筛选的刀豆氨酸抗性菌落在can1基因座处具有复杂的重组,其不通过测序确定。总之,在can1靶位点处观察到的突变指示易错nhej用于细胞中以修复由cas9/sgrna复合物形成的切割。(i)在转化以表达can1-特异性cas9内切核酸酶的细胞中刀豆氨酸抗性菌落的频率增加,和(ii)指示刀豆氨酸抗性突变是由于预测cas9切割位点处的易错nhej事件的测序数据两者均确认实施例2中所述的经耶氏酵母优化的cas9和rgrpre-sgrna表达盒切割耶氏酵母染色体dna并形成突变。因此,表达不具有5’端的rgen(例如cas9)的rna组分(例如,sgrna),其中rna组分的5’端通过核酶自催化地去除,允许在非常规酵母中对dna序列进行rgen-介导的靶向。实施例4由5’核酶但不由3’核酶表达的经耶氏酵母优化的sgrna可用于sgrna/cas9内切核酸酶体系中用于切割染色体dna在该实施例中,评价由经耶氏酵母优化的盒(其仅包含5’hh核酶,但不具有3’核酶)产生的sgrna的功能性,以确定sgrna是否可与cas9相互作用、识别dna靶序列、通过cas9诱导dna切割、并由易错nhej导致突变。由polii启动子转录的rna在其5′和3′端两者处被重加工和修饰,表明为了由polii启动子产生功能性sgrna,必须切除5′和3′端。先前已经示出,在体外由旁侧区产生的sgrna:(i)如果存在5′-旁侧区则是非功能性的,和(ii)如果存在3′旁侧区则是显著功能缺陷的(gao等人,j.integr.plantbiol.56:343-349)。如果包含5′核酶和3′旁侧区的pre-sgrna连同cas9一起表达酿酒酵母,则sgrna不用于将cas9引导至靶位点用于切割(gao等人,同上)。为测试5′核酶-侧接的sgrna(缺乏3′-定位的核酶)是否可在非常规酵母中起作用,构建经耶氏酵母优化的sgrna表达盒(seqidno:25),其包含在5’-至-3’方向上的fba1启动子(seqidno:12),所述启动子融合至hh核酶(seqidno:15),所述核酶融合至编码靶向can1-1靶位点(seqidno:17)的sgrna(示例为seqidno:70)的序列,所述can1-1靶位点融合至来自酿酒酵母sup4基因(seqidno:8)的强转录终止子(该盒可以表征为表达rg[核酶-sgrna]rna)。在rg表达盒中编码的sgrna包含对应于seqidno:17的vt结构域,其连接至cer结构域(seqidno:1)。编码的hh核酶的前6个残基与sgrna的前6个残基(即,vt结构域的前6个残基)互补。注意,在seqidno:25中存在紧接seqidno:12(fba1启动子)之后的三个残基(atg),据信其不影响pre-sgrna的表达和核酶介导的自催化。该经耶氏酵母优化的rg表达盒(seqidno:25)示于图2c中。为测试经耶氏酵母优化的rg盒表达sgrna的能力,所述sgrna可与cas9相互作用,将cas9引导到dna靶序列用于由cas9切割,包含rg构建体(seqidno:25)或rgr构建体(seqidno:18,实施例2)的pcr产物利用pzufcas9(seqidno:14)通过锂离子介导的转化共转化到ura-解脂耶氏酵母细胞(y2224)中(ito等人,同上)。将ura+转化体平板复制到cm+can板上以筛选刀豆氨酸抗性细胞(如实施例3中所示),其中由rg或rgrpre-sgrna产生的sgrna用于引导cas9以切割can1靶序列,从而导致通过nhej进行易错修复。经耶氏酵母优化的rg或rgr盒引导对靶位点的cas9介导的切割的频率相同(图6)指示与使用酿酒酵母的gao等人(j.integr.plantbiol.56:343-349)的结果相反,3’核酶不是耶氏酵母中有效cas9/sgrna靶切割和突变所必需的。该实施例展示,在非常规酵母诸如耶氏酵母中,当使用核酶策略时,仅5’-侧接核酶看起来是由polii启动子产生功能性sgrna所必需的。该结果与酿酒酵母(常规酵母)中所观察的相反,其中5’和3’核酶两者均是由cas9进行靶序列的有效切割和突变所要求的(gao等人,同上)。因此,该实施例还展示表达不具有5’端的rgen(例如cas9)的rna组分(例如,sgrna),其中rna组分的5’端通过核酶自催化地去除,允许在非常规酵母中对dna序列进行rgen-介导的靶向。实施例5使用线性多核苷酸修饰模板以促进cas9/sgrna-诱导的dna双链断裂的同源重组(hr)修复该示例公开了测试hr机制在耶氏酵母中使用线性多核苷酸修饰模板dna序列修复由表达经耶氏酵母优化的cas9和pre-sgrna表达盒产生的双链断裂(dsb)的能力。制备三种不同的线性模板序列,其各自具有与染色体dna中的cas9/sgrna靶向位点外的区域同源的5’臂序列和3’臂序列。由互补的合成寡核苷酸产生前两种类型的多核苷酸修饰模板序列。将互补寡核苷酸退火,并且然后通过乙醇沉淀纯化。使用互补寡核苷酸(seqidno:28和29)产生第一多核苷酸修饰模板并且其被设计成删除20-核苷酸can1-1靶位点(seqidno:17)、3-核苷酸pam结构域和紧接can1-1靶位点上游的两个核苷酸,从而删除8个密码子和1个碱基对,从而在can1基因中产生-1bp移码。第一多核苷酸修饰模板通过退火seqidno:28和其反向互补序列seqidno:29来组装。第一供体dna的同源臂(各自约50-bp)彼此直接靠近;在它们之间不具有异源序列。第二多核苷酸修饰模板使用互补寡核苷酸(seqidno:30和31)产生,并且被设计成在can1开放阅读框中产生两个框内翻译终止密码子(即,无义突变)。其还被设计成破坏can1-1靶位点下游的pam序列(利用atg置换cgg)和种子序列的第一个核苷酸(即,seqidno:17的can1-1靶序列的最后残基)(用g置换c)。该多核苷酸修饰模板通过退火seqidno:30和其反向互补序列seqidno:31来形成。如可由上文搜集的,第二供体dna的同源臂(各自约50-bp)由异源序列的一些碱基对分隔开。第三多核苷酸修饰模板通过产生两个pcr产物部分地形成。在使用引物seqidno:33[正向]和seqidno:34[反向]由解脂耶氏酵母atcc20362基因组dna扩增的一个pcr产物(seqidno:32)中,seqidno:32的位置638对应于can1开放阅读框起始密码子上游3bp的核苷酸。反向引物(seqidno:34)添加与位于can1开放阅读框下游37bp的序列互补的17个核苷酸。第二pcr产物(seqidno:35,使用引物seqidno:36[正向]和seqidno:37[反向]由解脂耶氏酵母atcc20362基因组dna扩增),包含在can1开放阅读框的终止密码子下游14个碱基对处起始的637个碱基对。正向引物(seqidno:36)添加与在can1开放阅读框上游2个碱基对终止的区域互补的20个核苷酸。上游(seqidno:32)和下游pcr产物(seqidno:35)两者均使用zymocleantm和浓缩柱纯化。这些pcr产物(各自10ng)在新的pcr反应中混合。上游产物的3′-最多37个核苷酸与下游产物的5′-最多37个核苷酸相同。上游和下游片段用于彼此引发,从而通过由包含上游序列和下游序列两者的重叠末端合成来产生单一产物(seqidno:38)(由horton等人在biotechniques54:129-133中描述的技术)。seqidno:38供体dna的同源臂(各自约600-bp)彼此直接靠近;在它们之间不具有异源序列。该多核苷酸修饰模板可获得大缺失,所述缺失包括在can1-1靶位点处的cas9/sgrna介导的双链断裂区中的整个can1开放阅读框。利用以下物质使用上述锂离子转化方法转化ura-解脂耶氏酵母细胞(y2224):(i)pzufcas9(seqidno:14),(ii)1μg的经耶氏酵母优化的rgrpre-sgrna表达盒(seqidno:18),和(iii)1nmol的“移码模板”dna(seqidno:28)、1nmol的“点突变模板”dna(seqidno:30)、或1μg的“大缺失模板”dna(seqidno:38)。转化细胞作为cm-ura板上尿嘧啶的原养型回收。通过平板复制到cm+can鉴定具有can1突变的刀豆氨酸抗性细胞来筛选原养型菌落。来自每个转化的canr菌落的can1基因座通过使用正向引物(seqidno:22)和反向引物(seqidno:23)的pcr扩增来筛选。每种pcr产物使用(affymetrix,santaclara,ca)纯化,并且使用测序引物seqidno:24进行测序(sanger方法)。canr菌落总数之外的表现出预测的同源重组事件的菌落频率(根据在转化中使用了哪种特定模板dna)为约15%(图7)。三种不同多核苷酸修饰模板dna序列具有略不同的hr修复效率(图8)。具体地讲,这些模板中每一个的hr频率大约在11%(大缺失和移码供体)和22%(点突变模板)之间(图8),这指示当提供多核苷酸修饰模板dna时,使用hr路径以高确限度方式修复can1-1靶位点处的一些cas9/sgrna产生的切割事件。使用dna修复的两种主要途径,nhej或hr,展示出在耶氏酵母中对nhej的明显偏好(图7),这不同于对常规酵母中cas9/sgrna-介导的切割事件的修复的研究时所观察到的。例如,dicarlo等人(nucleicacidsres.41:4336-4343)示出在提供供体dna以修复cas9/sgrna介导的dna切割时获得的几乎所有酿酒酵母突变体均经由hr产生,然而当不提供供体dna时频率下降4至5个数量级,指示对hr的明显偏好。相反,在cas9/sgrna(sgrna由rcr盒表达)切割位点处在耶氏酵母中的总突变频率不在接受或不接受多核苷酸修饰模板dna的转化体之间变化(图9,示出对两种转化体的~15%突变率),并且在提供供体dna时,hr仅占产生的突变转化体的约15%(图7)。因此,如上文所观察的耶氏酵母中利用多核苷酸修饰模板dna序列的hr的频率仅为约2.25%,这与在常规酵母中具有供体dna的情况下观察到的几乎100%hr介导的突变率形成鲜明对比(dicarlo等人,同上)。因此,该示例还展示表达不具有5’端的rgen(例如cas9)的rna组分(例如,sgrna),其中rna组分的5’端通过核酶自催化地去除,允许在非常规酵母中对dna序列进行rgen-介导的靶向。该实施例还展示如果提供合适的供体dna(多核苷酸修饰模板),则可以通过hr以一定比率修复非常规酵母中的rgen介导的切割。实施例6由单个稳定的载体表达cas9和经耶氏酵母优化的rgr或rgpre-sgrna提供cas9/sgrna-介导的靶dna切割在该实施例中,经耶氏酵母优化的rgr或rgpre-sgrna表达盒各自独立地移动到相同稳定表达质粒中作为经耶氏酵母优化的cas9表达盒。具体地讲,seqidno:18(对于rgr表达)或seqidno:25(对于rg表达)各自独立地克隆到pzufcas9中(图3a,seqidno:14)。这允许单组分转化以在细胞中表达cas9内切核酸酶和rg或rgrpre-sgrna,从而提供cas9/sgrna-介导的靶位点切割,之后进行易错nhej修复。使用正向(seqidno:39)和反向(seqidno:40)引物通过pcr扩增经耶氏酵母优化的rgr(seqidno:18)或rg(seqidno:25)sgrna表达盒。将每个产物独立地克隆到paci/clai限制位点处的质粒pzufcas9(seqidno:14)中以形成两个新质粒,所述新质粒各自携带相应的盒用于cas9表达和表达优化的rgrpre-sgrna(prf84,seqidno:41,图10a)或优化的rgpre-sgrna(prf85,seqidno:42,图10b)。为测试prf84(seqidno:41)和prf85(seqidno:42)质粒构建体各自有效地表达cas9和sgrna以提供cas9/sgrna介导的靶位点(can1-1)切割的能力,使用上述锂离子转化方法利用200ng的prf84(seqidno:41)、prf85(seqidno:42)、或pzufcas9(seqidno:14)转化ura-解脂耶氏酵母细胞(y2224)。选择由每种质粒转化的细胞作为cm-ura培养基上的尿嘧啶原养型。通过在cm+can上平板复制对于can1突变体筛选来自每个转化的尿嘧啶原养型。对于由pzufcas9(仅表达cas9)、prf84(表达cas9和rgrpre-sgrna)、或prf85(表达cas9和rgpre-sgrna)转化的细胞,将cm+can板上生长的菌落数用于产生can1突变频率(图11)。由pzufcas9(seqidno:14)转化的耶氏酵母细胞具有can1基因座处的cas9/sgrna介导的突变的0频率,然而表达(i)cas9和(ii)rgrpre-sgrna(prf84)或rgsgrna(prf85)的细胞具有如由刀豆氨酸抗性所指示的类似的can1突变频率(□69%)(图11)。这些结果指示,由相同载体表达cas9和pre-sgrna导致显著更高的cas9/sgrna介导的切割率,从而因此导致显著更高的在预测切割位点处的nhej介导的突变率。虽然由编码cas9和pre-sgrna(rgr或rgpre-sgrna)的单独序列转化的耶氏酵母细胞表现出约5%的靶向突变频率(实施例4,图6),在用于转化的相同载体上放置cas9和sgrna编码序列两者导致约69%的靶向突变频率(图11)。因此,与使用独立的构建体表达rgen蛋白质和rna组分相比,由用于转化非常规酵母的相同构建体表达cas蛋白质及其对应的rna组分导致在酵母中cas介导的dna靶向的更高比率。实施例7在解脂耶氏酵母中使用hdv核酶-sgrna融合体的高效基因靶向该实施例讨论了使用单个向导rna(由hdv核酶侧接于5’端上的sgrna(核酶-单向导rna融合体)。当表达时,hdb核酶切割其自身序列的5′,去除任何先前的转录物,但保留融合至sgrna的5′端的hdv序列。质粒pzuf-cas9(seqidno:14)使用agilentquickchange和以下引物aari-去除-1(agaagtatcctaccatctaccatctccgaaagaaactcgtcgattcc,seqidno:90)和aari-去除-2(ggaatcgacgagtttctttcggagatggtagatggtaggatacttct,seqidno:91)诱变以去除存在于pzuf-cas9(seqidno:14)上的cas9基因(seqidno:10)中的内切核酸酶aari位点并产生prf109(seqidno:92)。以来自prf109的ncoi/noti片段形式将修饰的aarl-cas9基因(seqidno:93)克隆到pzufcas9的ncoi/noti位点中,从而利用aar1-cas9基因置换存在的cas9基因(seqidno:10)以产生prf141(seqidno:94)。高通量克隆盒(图12a,seqidno:95)由y152启动子(seqidno:96)、hdv核酶(seqidno:16)、大肠杆菌反向选择盒rpsl(seqidno:97)、编码向导rnacer结构域(seqidno:1)的dna和酿酒酵母sup4终止子(seqidno:8)构成。侧接高通量克隆盒(seqidno:95)端部的是paci和clai限制性酶识别位点。将高通量克隆盒克隆到prf141(seqidno:94)的paci/clai位点中以生成prf291(seqidno:98)。rpsl反向选择盒(seqidno:97)包含编码s12核糖体蛋白亚基的大肠杆菌基因rpsl的wt拷贝(escherichiacoliandsalmonellatyphimurium:cellularandmolecularbiology,1987,第一版,americansocietyofmicrobiology,washington,dc)。s12亚基中的一些突变导致对抗生素链霉素的抗性(ozakim,mizushimas,nomuram.,1969.identificationandfunctionalcharacterizationoftheproteincontrolledbythestreptomycin-resistantlocusine.coli.nature222:333-339),其以隐形方式进行(lederbergj.1951.streptomycinresistance;ageneticallyrecessivemutation.journalofbacteriology61:549-550),使得如果rpsl基因的野生型拷贝存在,则菌株是对链霉素在表型上敏感的。常见克隆菌株诸如top10(lifetechnologies)在其染色体上具有rpsl的突变拷贝,使得细胞对链霉素具有抗性。将编码向导rna的可变靶向结构域的dna片段克隆到质粒(诸如prf291)中,要求两个部分互补的寡核苷酸在退火时,包含编码可变靶向结构域的dna片段,以及用于克隆到存在于高通量克隆盒中的两个aari位点中的正确突出物。将两种寡核苷酸can1-1f(aatgggactcaaacgattacccaccctcgttt,seqidno:99)和can1-1r(tctaaaacgagggtgggtaatcgtttgagtcc,seqidno:100)以100μm重新悬浮于双重缓冲液(30mmhepes,ph7.5,100mm乙酸钠)中。在单个试管中,以50μm的最终浓度将can1-1f(seqidno:99)和can1-1r(seqidno:100)混合,加热至95℃并持续5分钟,并且以0.1℃/min冷却至25℃,以使两个寡核苷酸退火以形成小双链体dna分子(图12b),其包含编码能够靶向can1-1靶位点的向导rna的可变靶向结构域的dna片段(示为seqidno:101,其包括pam序列cgg)。形成单管消化/连接反应物,其包含50ng的prf291,由can1-1f和can1-1r1xt4连接酶缓冲液(50mmtris-hcl,10mmmgcl2,1mmatp,10mmdtt,ph7.5)构成的2.5μm小双链体dna,0.5μmaari寡核苷酸,2单位aari,40单位t4dna连接酶,最终体积为20ul。还组装缺乏双重can1-1f和can1-1r双链体的第二对照反应物。反应物在37℃下温育30分钟。将10μl的每种反应物转化到top10大肠杆菌细胞中,如前所述(greenmr,sambrookj.,2012,molecularcloning:alaboratorymanual,第四版,coldspringharborlaboratorypress,coldspringharbor,ny)。为了对prf291(其中can1-1f和can1-1r的双链体已经置换侧接有aari限制性位点的rpsl反向选择标记物物(图12))的存在进行选择,将细胞接种于溶原性液体培养基上,所述培养基由包含100μg/ml氨苄青霉素和50μg/ml链霉素的1.5%(w/v)bacto琼脂固化。包含高通量克隆盒的prf291的存在产生对抗生素氨苄青霉素具有表型抗性但对抗生素链霉素具有敏感性的菌落,这是由于质粒上存在反向选择盒。然而,在其中反向选择盒经由aari酶去除并且can1-1双链体dna连接到位点中的情况下(去除aari的识别序列),由质粒转化的细胞具有氨苄青霉素抗性、链霉素抗性表型(图12a)。包含编码can1-1可变靶向结构域的dna片段的prf291靶向(置换反向选择盒)形成重组hdv-sgrna表达盒(seqidno:102),所述表达盒包含融合至编码hdv核酶(seqidno:16)的dna的yl52启动子,所述hdv核酶融合至编码can1-1可变靶向结构域(seqidno:17)的dna、所述can1-1可变靶向结构域融合至编码向导cer结构域(seqidno:1)的dna,所述向导cer结构域融合至sup4终止子(seqidno:8)。包含该构建体的质粒,prf303(seqidno:103)用于编码hdv核酶-向导rna(seqidno:104),其能够(当与cas9内切核酸酶复合时)靶向解脂耶氏酵母的can1基因(seqidno:21)用于诱变。在以下情况下转化解脂耶氏酵母(如richardm,quijanorr,bezzates,bordon-pallierf,gaillardinc.2001.journalofbacteriology183:3098-3107):不具有质粒,或者100ng的不携带sgrna表达盒(prf291,seqidno:98)的质粒,携带rgr表达盒(seqidno:41)的prf84质粒,携带rg盒的prf85质粒,其中5’核酶自身从sgrna(seqidno:42)去除,或携带hdv-sgrna融合表达盒(seqidno:102)的prf303(seqidno:103),所述hdv-sgrna融合表达盒靶向耶氏酵母中的can1-1靶位点。选择尿嘧啶原养型的转化体,并通过对精氨酸类似物刀豆氨酸的表型抗性对can1基因中的突变进行评级。表达hdv-sgrna融合体的质粒以表达从核酶释放的任一个sgrna的质粒的相同频率造成can1基因中的功能丧失突变,这表明hdv核酶对靶向can1-1的sgrna的5’融合不影响sgrna功能(表4)。表4经由不同sgrna变体的can1-1靶序列的突变频率。使用如上所述和图12a中所示的相同策略,将编码靶向多个附加靶位点的可变靶向结构域的多个附加dna片段(表5)克隆到prf291(seqidno:98)质粒中。包括编码在can1基因(seqidno:105)内靶向的可变靶向结构域的dna片段,所述可变靶向结构域靶向第二靶位点、can1-2靶位点(seqidno:106)和其它靶位点,诸如sou2-1(seqidno:107)、sou2-2(seqidno:108)、tgl1-1(seqidno:112)、acos10-1(seqidno:113)、fatl-1(seqidno:114)和ura3-1(seqidno:116)。表5编码利用cas9靶向耶氏酵母中的不同基因座的sgrnavt结构域的dna序列靶位点的突变频率指示所有hdv-sgrna融合体均能够形成与cas9内切核酸酶的复合物,其继而在相应靶位点处生成切割,这导致经由nhej的突变(表6)。表6使用hdv-sgrna融合体在解脂耶氏酵母中的不同靶位点处的突变频率实施例8使用失活的cas9和hdv-sgrna融合体进行基因沉默。包含hnh和ruvc核酸酶结构域(seqidno:117)中突变的无催化活性的cas9变体能够与sgrna相互作用并且结合到体内的靶位点但不能切割靶dna的任一条链。该作用模式,结合但不使dna断裂可用于瞬时减少染色体中特异性基因座的表达,但不导致永久性基因改变。为了生成解脂耶氏酵母的无催化活性的cas9表达盒,将d10a突变引入质粒pzufcas9(seqidno:14),其使用快变定点诱变(stratagene)来进行,如由引物d10af(gaaatactccatcggcctggccattggaaccaactctgtcg,seqidno:118)和d10ar(cgacagagttggttccaatggccaggccgatggagtatttc,seqidno:119)描述。这利用使ruvc核酸酶(seqidno:120)失活的d10a突变和包含该构建体的相应质粒,prf111(seqidno:121)产生经耶氏酵母密码子优化的cas9基因。为了使第二核酸酶结构域(hnh)失活,使用以下物质进行另一轮的快变诱变(stratagene):引物h840a1(tcagcgactacgatgtggacgccattgtccctcaatcctttct,seqidno:122)和h840a2(agaaaggattgagggacaatggcgtccacatcgtagtcgctga,seqidno:123),其将h840a突变引入经耶氏酵母密码子优化的d10a基因中从而形成经耶氏酵母密码子优化的cas9失活基因(seqidno:124),以及携带用于在耶氏酵母中表达的基因的质粒,prf143(seqidno:125)。为了评估解脂耶氏酵母中的基因沉默,形成经耶氏酵母密码子优化的dsredexpress开放阅读框(seqidno:126)作为具有5′ncoi限制性位点和3′noti限制性位点的克隆片段(seqidno:127)。将克隆片段(seqidno:127)克隆到pzufcas9的ncoi/noti位点中以形成fba1启动子(seqidno:12),所述启动子融合至经耶氏酵母优化的dsredexpress克隆片段(seqidno:127),从而形成fabl-dsred融合盒(seqidno:128),所述融合盒被包含于质粒prf165(seqidno:129)上。为了将fba1-dsredexpress盒(seqidno:128)整合到染色体中,将包含盒(seqidno:130)的pmei-noti片段连接到整合质粒p2p069(seqidno:131)的pmei/noti位点中以形成携带fba1-dsredexpress表达盒的整合载体,prf201(seqidno:132)。通过使用标准技术选择亮氨酸原养型,将携带fba1-dsredexpress融合体的prf201的sphi/asci片段和leu2基因(seqidno:133)的拷贝整合到耶氏酵母的染色体中(richardm,quijanorr,bezzates,bordon-pallierf,gaillardinc,2001.taggingmorphogeneticgenesbyinsertionalmutagenesisintheyeastyarrowialipolytica.journalofbacteriology183:3098-3107)。使用标准pcr技术和引物hy026(gcgcgtttaaaccatcatctaagggcctcaaaactacc,seqidno:134)和hy027(gagagcggccgcttaaagaaacagatggtgtcttccct,seqidno:135)确认耶氏酵母基因组中fba1-dsredexpress表达盒的存在。为进一步使用,选择包含fba1-dsredexpress盒(seqidno:128)的两个独立菌株,yrf41和yrf42。为形成用于靶向经耶氏酵母优化的dsredexpress表达盒(seqidno:128)的sgrna,使用类似于实施例12的策略。质粒构建体,prf169(seqidno:136)包含来自耶氏酵母的gpd启动子(seqidno:137)反向选择标记物、编码向导rnacer结构域(seqidno:1)的dna和sup4终止子(seqidno:8)盒(seqidno:138),如图13a所示。将编码靶向耶氏酵母中靶位点的sgrna的可变靶向结构域的dna(连接至编码hh核酶的dna片段)克隆到prf169(seqidno:136)中,如实施例12所述,不同的是编码hh核酶的dna片段为锤头核酶的前6个核苷酸是可变靶向结构域的前6个核苷酸的反向互补序列那样的dna片段,如图13b所示。当具有正确突出物的双链寡核苷酸置换aari位点之间的反向选择盒时,产生核酶-向导rna(rg)表达盒(图13-a)。当转录时,hh核酶从核酶-向导rna分子中去除5′转录物及自身,在细胞中保留完整的sgrna。形成靶向dsredexpress开放阅读框(seqidno:126)的三个向导rna;两个靶向模板链,ds-temp-1(seqidno:139)、ds-temp-2(seqidno:140);并且一个靶向非模板链,ds-nontemp-1(seqidno:141)。就每个靶位点而言,设计两种寡核苷酸,其包含编码靶特异性锤头核酶的dna序列、可变靶向结构域(vtd)和用于克隆到prf169的aari位点中的正确重叠端。每个位点的寡核苷酸;ds-temp-1f(seqidno:144)、ds-temp-1r(seqidno:145)、ds-temp-2f(seqidno:146)、ds-temp-2r(seqidno:147)、ds-nontemp-1f(seqidno:148)、和ds-nontemp-1r(seqidno:149)双链化以形成具有正确突出物的双链dna分子,所述突出物用于克隆到prf169的高通量盒(图13a和13b)中保留的aari突出物中,并且如实施例12对于克隆到prf291中所述来进行。插入编码sgrna的可变靶向结构域的dna片段,置换反向选择盒,对于每个靶位点产生新质粒,所述质粒携带融合至锤头核酶-靶位点双链dna的gpd启动子,所述锤头核酶-靶位点双链dna融合至编码向导rnacer结构域的dna,所述向导rnacer结构域融合至图13a的sup4终止子。包含这些双链体的质粒为prf296(ds-temp-1,seqidno:150)、prf298(ds-temp-2,seqidno:151)、prf300(ds-nontemp-1,seqidno:152)。为了形成用于基因沉默的构建体,使用标准技术将来自prf143(seqidno:125)的失活cas9克隆到prf296、prf298和prf300中作为ncoi/noti片段并且置换位于那些质粒的ncoi/noti位点中的功能性cas9(seqidno:93)以分别形成质粒prf339(seqidno:153)、prf341(seqidno:154)和prf342(seqidno:155)。使用标准技术由prf339、prf341和prf343将菌株yrf41和yrf42转化成尿嘧啶原养型(richardm,quijanorr,bezzates。bordon-pallierf,gaillardinc.2001.taggingmorphogeneticgenesbyinsertionalmutagenesisintheyeastyarrowialipolytica.journalofbacteriology183:3098-3107)。对于每次转化,将12个转化体在缺乏尿嘧啶的板上进行划线纯化以保持质粒。每个分离物用于接种2ml的cm-ura液体培养基(teknova),并在30℃,250rpm下生长过夜。将每个过夜物中的2-5μl稀释到200μlddh2o中,并在accuri流动细胞仪的dsredexpress通道中分析,以评估每个细胞内的dsredexpress蛋白质的量。从每个培养物分析7,151和10,000个之间的细胞。从分析的每种培养物的平均荧光中减去不具有dsredexpress表达盒的耶氏酵母细胞的平均荧光,以获得每个菌株/质粒组合内的经校正的平均荧光,将其平均并测定标准偏差(表7)。与核酶-sgrba(rg)组合的失活的cas9通过靶向目的基因的表达载体来表达,使2至10个折叠之间的基因的表达沉默。折叠沉默根据靶位点的位置和成链度和/或侧接sgrna的核酶在耶氏酵母细胞中以功能形式由dna聚合酶启动子表达的能力而变化(表7)。表7通过两个fba-dsredexpress整合菌株中的三个靶位点进行的基因沉默菌株质粒靶位点平均荧光±sd无靶的折叠yrf41无无540.6±2.91yrf41prf339(seqidno:69)ds-temp-1299.2±138.70.55±0.26yrf41prf341(seqidno:70)ds-temp-2257.9±139.30.48±0.26yrf41prf343(seqidno:71)ds-nontemp-1169.4±45.30.31±0.08yrf42无无871.2±36.91yrf42prf339(seqidno:69)ds-temp-1194.3±121.10.22±0.14yrf42prf341(seqidno:70)ds-temp-2168.7±191.60.19±0.22yrf42prf343(seqidno:71)ds-nomemp-194.9±109.60.11±0.13实施例9使用由单一质粒表达的cas9和hdv核酶-sgrna融合体(rg)进行精确基因编辑在该实施例中,展示出由相同稳定载体表达的cas9和hdv-sgrna融合体的稳定表达可在耶氏酵母的靶位点中形成dna双链断裂,其可以为用于通过同源重组进行精确基因编辑的底物。描述于实施例4中的can1缺失多核苷酸修饰模板dna(seqidno:38)由hindiii消化并且使用标准技术克隆到puc18的hindiii位点中以形成prf80(seqidno:156)。较短的can1缺失编辑模板(seqidno:157)使用标准pcr技术和引物80f(agcttgctacgttaggagaa,seqidno:158)和80r(tatgagcttatcctgtatcg,seqidno:159)由prf80扩增以形成大量编辑模板。使用标准技术转化ura营养缺陷型耶氏酵母细胞(richardm,quijanorr,bezzates,bordon-pallierf,gaillardinc.2001.taggingmorphogeneticgenesbyinsertionalmutagenesisintheyeastyarrowialipolytica.journalofbacteriology183:3098-3107),其利用100ng的携带cas9基因的拷贝但不具有sgrna的质粒prf291和携带cas9基因的拷贝和can1-1靶位点hdv-sgrna表达盒的prf303,连同没有编辑模板dna或1000ng的短can1缺失编辑模板(seqidno:157)。在cm-ura培养基(teknova)上选择转化体。对于每个转化体,将20个单独菌落在cm-ura培养基(teknova)上进行划线纯化。对于每个划线纯化的菌落,将4个单独菌落(每次转化共计80个)贴片到包含60μg/ml的l-刀豆氨酸的cm-arg板上,以筛选在can1基因中包含功能丧失等位基因的菌落。对展示刀豆氨酸抗性的贴片进行评级并且对基因失活的频率进行评级(表8)。为了确定哪些菌落由于同源重组而丧失can1功能以及哪些菌落由于nhej而丧失can1功能,can1基因座(seqidno:160)使用can1-pcrf(ggaaggcacatatggcaagg,seqidno:22)和can1-pcrr(gtaagagtggtttgctccagg,seqidno:23)来扩增。在如先前实施例中所述的具有小插入缺失的细胞中,pcr产物应当与包含缺失的菌株中的wtcan1基因座(seqidno:160)的尺寸(2125bp)非常相似,所述缺失是由于与can1缺失编辑模板同源重组,具有can1-pcrf(seqidno:22)和can1-pcrr(seqidno:23)的pcr片段(seqidno:161)将更小(392bp)。通过电泳分辨2μl的pcr产物,并使用标准技术成像(图14)。使用在划线纯化时(具有对应于由编辑模板(seqidno:161)重组的短带)产生1或多个菌落的最初20个划线菌落的百分比来测定hr的频率(表8)。在接收prf303(seqidno:103)的细胞中,无论细胞是否接收编辑模板,刀豆氨酸抗性菌落的频率是相似的(表8)。在总转化细胞群中,在接收prf303(seqidno:103)和can1短编辑模板(seqidno:157)两者的细胞中,约1/10包含由编辑模板(seqidno:157)对can1基因座的精确编辑(表8)。表8刀豆氨酸抗性频率和精确编辑的频率实施例10耶氏酵母中的ura3基因失活本实施例描述了分别或一起表达单向导rna(sgrna)和cas9内切核酸酶的质粒的构建和其用于耶氏酵母中的ura3基因失活的用途。pyrh235和pyrh236分别表达侧接靶向ura3.1靶序列(5’-ctgttcagagacagtttcct-3;seqidno:165)的pre-sgrna(rgr-ura3.1;seqidno:164)的核酶和侧接靶向ura3.2靶序列(5’-taacatccagagaagcacac-3’;seqidno:167)的pre-sgrna(rgr-ura3.2;seqidno:166)的核酶。将编码rgr-ura3.1的dna片段的ncoi-noti限制性消化片段和编码rgr-ura3.2的bsphi-noti限制性消化片段融合至fba1l启动子(seqidno:168)以分别产生pyrh235和pyrh236。pyrh235和pyrh236质粒包含天然乙酰羟酸合酶的标记物基因(ahas或乙酰乳酸合酶;e.c.4.1.3.18;seqidno:169),其具有赋予磺酰脲抗性的单氨基酸变化(w497l)。耶氏酵母菌株atcc20362的ura-负衍生物(y2224)首先利用线性化的pzufcas9(seqidno:14)通过sphi-bsiwi限制性消化来转化,并且在缺乏尿嘧啶的完整最小(cm)板上选择转化体。将线性化cas9表达盒随机整合到耶氏酵母基因组中,并且因此转化体包含ura3基因的至少两个拷贝。随后,将表达sgrna的pyrh235或pyrh236转化到表达cas9的耶氏酵母菌株中,并且在包含600mg/l磺酰脲的cm板上选择转化体。将50个转化体在cm-ura板和具有5-foa的sc板上进行贴片,以发现通过ura3的cas9和sgrna进行ura3基因失活的频率。94%和100%的pyrh235和pyrh236转化体分别变成尿嘧啶营养缺陷型。进行靶位点ura3.1或ura3.2处突变的测序确认。随机选择pzufcas9和pyrh235的20个转化体用于测序分析,并且对每个菌落分析质粒pzufcas9和来自天然基因组ura3的ura3基因的突变。为对来自质粒pzufcas9的ura3基因进行测序,将ura3的引物rho705(seqidno:170)和fba1启动子序列的rho719(seqidno:171)用于区域的pcr扩增,并且将引物rho733(seqidno:172)或rho734(seqidno:173)用于利用pcr扩增产物作为模板的测序。为对天然基因组源的ura3基因进行测序,将引物rho705(seqidno:170)和rho707(seqidno:174)用于pcr扩增,并且将引物rho733(seqidno:172)和rho734(seqidno:173)用于利用pcr扩增产物作为模板的测序。所有20个菌落均包含在质粒和基因组来源的ura3基因两者处的突变(图15)。对于5个代表性菌落的质粒和基因组来源的ura3基因(菌落1、2、3、5和6;分别为seqidno:176、177、178、179和180和seqidno:181、182、183、184和185)与野生型ura3.1(seqidno:175)的测序结果的片段比对在图15中示出。这些结果示出由耶氏酵母中的sgrna/cas9内切核酸酶体系靶向并使相同细胞中基因的多个拷贝突变。实施例11耶氏酵母中ura3基因突变或缺失。本实施例描述了构造并使用在相同载体体系上表达两种sgrna和cas9内切核酸酶的质粒,用于耶氏酵母中的ura3基因突变或缺失,以用于标记物再循环。pyrh222在fba1启动子(seqidno:12)和fba1l启动子下表达cas9内切核酸酶(seqidno:10),所述启动子驱动编码侧接靶向ura3.2靶序列(seqidno:167)的pre-sgrna(rgr-ura3.2;seqidno:166)的核酶的dna片段,其示于图16a中。pyrh222载体包含在tdh1(也称为gpd)启动子(seqidno:187)下表达的潮霉素抗生素抗性选择标记物(seqidno:186),以及适应质粒的染色体外复制的自主复制序列(ars18;seqidno:208)(pnas,fournier,p.等人,1993,90:4912-4916)。当不存在选择压力时,ars18的存在使得细胞损失质粒。pyrh282源自pyrh222。融合至编码来自pyrh235的rgr-ura3.1(seqidno:164)的dna片段的fba1l启动子(seqidno:168)使用引物rho804(seqidno:188)和rho805(seqidno:189)进行pcr扩增。然后pcr产物利用bsiwi消化,并且克隆到pyrh222中。通过测序确认克隆基因的取向和序列同一性,并且将构建体命名为pyrh282。pyrh283源自pyrh222。由融合至编码rgr-ura3.3(seqidno:191)的dna的tdh1启动子(seqidno:187)构成的,侧接有bsiwi位点(seqidno:190)的合成dna片段由idt(coralville,iowa)合成并且在bsiwi位点处克隆到pyrh222中。通过测序确认克隆基因的取向和序列同一性,并且将构建体命名为pyrh283。利用pyrh222、pyrh282和pyrh283转化耶氏酵母菌株atcc20362的后代,并在包含300mg/l潮霉素的ypd板上选择转化体。在无dna对照板上观察到相对高的背景生长(表9)。随机选择每种构建体的30个转化体,并且在具有5-foa的sc板上划线以对尿嘧啶营养缺陷型进行反选择。在来自无dna对照板的菌落的情况下,没有观察到生长。在pyrh222、pyrh282和pyrh283转化体的情况下,4至11个贴片示出生长。利用引物rho610(seqidno:192)和rho611(seqidno:193)进行菌落pcr以扩增包含sgrna靶位点的dna区,并且经pcr扩增的产物示出在琼脂糖凝胶上的不同迁移(图17)。利用pcr产物作为模板和测序引物rho704(seqidno:194)进行测序。在pyrh222转化体的情况下,11次测序中的6次成功进行,并且其全部在ura3.2靶位点处突变(图16b;seqidno:195-201)。在pyrh282的情况下,所有的成功测序示出在一个或多个靶位点处的突变,并且其中2个示出两个靶位点之间的缺失(图16c;seqidno:202-204)。就pyrh283而言,8次成功测序中的7次示出在一个或多个靶位点处的突变,并且其中2个示出两个靶位点之间的缺失(图16d;seqidno:205-207),从而形成ura3基因的几乎完全缺失。该实施例示出在相同质粒上表达两个向导rna,以使用耶氏酵母中的sgrna/cas9内切核酸酶体系,在两个靶位点之间形成靶向缺失,其中通过运行凝胶或通过测序进行鉴定。在没有选择压力时,在这些质粒上存在ars18(seqidno:208)使细胞损失质粒,使得质粒可以重复地用于ura3标记物再循环。表9:pyrh222、pyrh282和pyrh283转化体的分析。记录不包括dna对照在内的每个转化板的转化体数。实施例12在耶氏酵母中使用csy4(cas6)用于基因失活本发明实施例描述了使用csy4(也称为cas6)以形成不具有5′端的向导rna,其能够在非常规酵母中形成可靶向dna序列(诸如但不限于,can1)的rgen复合物。将编码csy4(也称为cas6)的基因与编码靶向侧接有28bpcsy4识别位点的sgrna的can1的dna一起引入cas9表达质粒上,用于耶氏酵母中的can1基因失活。pyrh290在fba1启动子(seqidno:12)下表达cas9内切核酸酶(seqidno:10)并且经解脂耶氏酵母密码子优化的基因用于在fba1启动子(seqidno:210)下的csy4表达(seqidno:209)。pyrh290还包含编码28bpcsy4内切核酸酶识别序列(seqid:212)的dna片段(tdh1:28bp-gcan1-28bp;seqidno:211),所述内切核酸酶识别序列侧接靶向can1靶序列(seqidno:214)的pre-sgrna(seqidno:213)。在由csy4加工之后,所得的sgrna(seqidno:222)包含8-核苷酸5’-旁侧序列(seqidno:223)和20-核苷酸3’-旁侧序列(seqidno:224)。利用pyrh290转化耶氏酵母菌株atcc20362的ura-负衍生物(y2224),并在缺乏尿嘧啶的cm板上选择转化体。将86个转化体平板复制到包含刀豆氨酸的cm板以选择can1突变体。86个转化体中40个在包含刀豆氨酸的cm板上赋予生长。对40个刀豆氨酸抗性菌落中的16个进行测序以确认在can1靶位点处(seqidno:214)的突变,并且确认14个菌落在can1靶位点处具有突变。图18示出包含can1靶位点(seqidno:215)的野生型can1基因的片段与菌落14、16、18、19、24和25中can1靶序列处的突变(分别为seqidno:216-221)的比对。序列表<110>e.i.dupontdenemoursandcompanyfan,xiaochunfrisch,ryanhong,seung-pyo<120>使用rna引导的内切核酸酶在非常规酵母中基因靶向<130>cl6272<150>62/036652<151>2014-08-13<160>224<170>专利版本3.5<210>1<211>80<212>rna<213>人工序列<220><223>cas9内切核酸酶识别(cer)结构域<400>1guuuuagagcuagaaauagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaagu60ggcaccgagucggugcuuuu80<210>2<211>20<212>dna<213>解脂耶氏酵母<400>2tccaagaagattgttcttct20<210>3<211>20<212>dna<213>解脂耶氏酵母<400>3ctccgtcatccccggttctc20<210>4<211>20<212>dna<213>解脂耶氏酵母<400>4cggcgacttctgtggccccg20<210>5<211>300<212>dna<213>酿酒酵母<400>5aacaattatctcaaaattcacccactcttcatctttgaaaagataatgtatgattatgct60ttcactcatatttatacagaaacttgatgttttctttcgagtatatacaaggtgattaca120tgtacgtttgaagtacaactctagattttgtagtgccctcttgggctagcggtaaaggtg180cgcattttttcacaccctacaatgttctgttcaaaagattttggtcaaacgctgtagaag240tgaaagttggtgcgcatgtttcggcgttcgaaacttctccgcagtgaaagataaatgatc300<210>6<211>300<212>dna<213>酿酒酵母<400>6taaaaatcaatcaatcatcgtgtgttttatatgtctcttatctaagtataagaatatcca60tagttaatattcacttacgctaccttttaacctgtaatcattgtcaacaggatatgttaa120cgacccacattgataaacgctagtatttctttttcctcttcttattggccggctgtctct180atactcccctatagtctgtttcttttcgtttcgattgttttacgtttgaggcctcgtggc240gcacatggtacgctgtggtgctcgcggctgggaacgaaactctgggagctgcgattggca300<210>7<211>300<212>dna<213>解脂耶氏酵母<400>7attttttttgattttcttttttgaccccgtcttcaattacacttcccaactgggaacacc60cctctttatcgacccattttaggtaatttaccctagcccattgtctccataaggaatatt120accctaacccacagtccagggtgcccaggtccttctttggccaaattttaacttcggtcc180tatggcacagcggtagcgcgtgagattgcaaatcttaaggtcccgagttcgaatctcggt240gggacctagttatttttgatagataatttcgtgatgattagaaacttaacgcaaaataat300<210>8<211>20<212>dna<213>酿酒酵母<400>8tttttttgttttttatgtct20<210>9<211>4107<212>dna<213>人工序列<220><223>化脓链球菌cas9<400>9atggacaagaaatactccatcggcctggacattggaaccaactctgtcggctgggctgtc60atcaccgacgagtacaaggtgccctccaagaaattcaaggtcctcggaaacaccgatcga120cactccatcaagaaaaacctcattggtgccctgttgttcgattctggcgagactgccgaa180gctaccagactcaagcgaactgctcggcgacgttacacccgacggaagaaccgaatctgc240tacctgcaggagatcttttccaacgagatggccaaggtggacgattcgttctttcatcga300ctggaggaatccttcctcgtcgaggaagacaagaaacacgagcgtcatcccatctttggc360aacattgtggacgaggttgcttaccacgagaagtatcctaccatctaccacctgcgaaag420aaactcgtcgattccaccgacaaggcggatctcagacttatctacctcgctctggcacac480atgatcaagtttcgaggtcatttcctcatcgagggcgatctcaatcccgacaacagcgat540gtggacaagctgttcattcagctcgttcagacctacaaccagctgttcgaggaaaacccc600atcaatgcctccggagtcgatgcaaaggccatcttgtctgctcgactctcgaagagcaga660cgactggagaacctcattgcccaacttcctggcgagaaaaagaacggactgtttggcaac720ctcattgccctttctcttggtctcacacccaacttcaagtccaacttcgatctggcggag780gacgccaagctccagctgtccaaggacacctacgacgatgacctcgacaacctgcttgca840cagattggcgatcagtacgccgacctgtttctcgctgccaagaacctttcggatgctatt900ctcttgtctgacattctgcgagtcaacaccgagatcacaaaggctcccctttctgcctcc960atgatcaagcgatacgacgagcaccatcaggatctcacactgctcaaggctcttgtccga1020cagcaactgcccgagaagtacaaggagatctttttcgatcagtcgaagaacggctacgct1080ggatacatcgacggcggagcctctcaggaagagttctacaagttcatcaagccaattctc1140gagaagatggacggaaccgaggaactgcttgtcaagctcaatcgagaggatctgcttcgg1200aagcaacgaaccttcgacaacggcagcattcctcatcagatccacctcggtgagctgcac1260gccattcttcgacgtcaggaagacttctacccctttctcaaggacaaccgagagaagatc1320gagaagattcttacctttcgaatcccctactatgttggtcctcttgccagaggaaactct1380cgatttgcttggatgactcgaaagtccgaggaaaccatcactccctggaacttcgaggaa1440gtcgtggacaagggtgcctctgcacagtccttcatcgagcgaatgaccaacttcgacaag1500aatctgcccaacgagaaggttcttcccaagcattcgctgctctacgagtactttacagtc1560tacaacgaactcaccaaagtcaagtacgttaccgagggaatgcgaaagcctgccttcttg1620tctggcgaacagaagaaagccattgtcgatctcctgttcaagaccaaccgaaaggtcact1680gttaagcagctcaaggaggactacttcaagaaaatcgagtgtttcgacagcgtcgagatt1740tccggagttgaggaccgattcaacgcctctttgggcacctatcacgatctgctcaagatt1800atcaaggacaaggattttctcgacaacgaggaaaacgaggacattctggaggacatcgtg1860ctcactcttaccctgttcgaagatcgggagatgatcgaggaacgactcaagacatacgct1920cacctgttcgacgacaaggtcatgaaacaactcaagcgacgtagatacaccggctgggga1980agactttcgcgaaagctcatcaacggcatcagagacaagcagtccggaaagaccattctg2040gactttctcaagtccgatggctttgccaaccgaaacttcatgcagctcattcacgacgat2100tctcttaccttcaaggaggacatccagaaggcacaagtgt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atataatccttttgtttattacatgggct900ggatacataaaggtattttgatttaattttttgcttaaattcaatcccccctcgttcagt960gtcaactgtaatggtaggaaattaccatacttttgaagaagcaaaaaaaatgaaagaaaa1020aaaaaatcgtatttccaggttagacgttccgcagaatctagaatgcggtatgcggtacat1080tgttcttcgaacgtaaaagttgcgctccctgagatattgtacatttttgcttttacaagt1140acaagtacatcgtacaactatgtactactgttgatgcatccacaacagtttgttttgttt1200ttttttgttttttttttttctaatgattcattaccgctatgtatacctacttgtacttgt1260agtaagccgggttattggcgttcaattaatcatagacttatgaatctgcacggtgtgcgc1320tgcgagttacttttagcttatgcatg1346<210>209<211>564<212>dna<213>人工序列<220><223>经耶氏酵母密码子优化的铜绿假单胞菌csy4<400>209atggaccactacctggatatcagactccgacccgacccagagttccctcctgcccagctc60atgtccgtcttgtttggcaagctgcaccaagctctcgtggcccagggtggagaccgaatt120ggcgtgtcgttccccgatttggacgagtcccgttctcgacttggagaaagactccgtatt180catgcttctgcagacgatctcagagctctgcttgcccgaccctggctggagggtctccga240gatcatctgcagttcggcgagcctgccgtggttccccatcctaccccataccgacaggtg300tctcgggttcaggccaaaagcaaccccgagcgactcagacggcgtcttatgcgaagacac360gacctgtccgaggaggaagcccgaaagcggatccccgacaccgttgctcgagcgttggac420cttcctttcgtcacactgcgatctcaatcgactggtcagcactttcgactgttcatcaga480cacggacccctgcaggtcaccgcagaggaaggcggttttacttgctatggactgtccaag540ggtggctttgtcccctggttctaa564<210>210<211>530<212>dna<213>人工序列<220><223>耶氏酵母fba1启动子<400>210catcatctaagggcctcaaaactacctcggaactgctgcgctgatctggacaccacagag60gttccgagcactttaggttgcaccaaatgtcccaccaggtgcaggcagaaaacgctggaa120cagcgtgtacagtttgtcttaacaaaaagtgagggcgctgaggtcgagcagggtggtgtg180acttgttatagcctttagagctgcgaaagcgcgtatggatttggctcatcaggccagatt240gagggtctgtggacacatgtcatgttagtgtacttcaatcgccccctggatatagccccg300acaataggccgtggcctcatttttttgccttccgcacatttccattgctcggtacccaca360ccttgcttctcctgcacttgccaaccttaatactggtttacattgaccaacatcttacaa420gcggggggcttgtctagggtatatataaacagtggctctcccaatcggttgccagtctct480tttttcctttctttccccacagattcgaaatctaaactacacatcacacc530<210>211<211>659<212>dna<213>人工序列<220><223>tdh1:28bp-gcan1-28bp<400>211cggcggactgcgtccgaaccagctccagcagcgttttttccgggccattgagccgactgc60gaccccgccaacgtgtcttggcccacgcactcatgtcatgttggtgttgggaggccactt120tttaagtagcacaaggcacctagctcgcagcaaggtgtccgaaccaaagaagcggctgca180gtggtgcaaacggggcggaaacggcgggaaaaagccacgggggcacgaattgaggcacgc240cctcgaatttgagacgagtcacggccccattcgcccgcgcaatggctcgccaacgcccgg300tcttttgcaccacatcaggttaccccaagccaaacctttgtgttaaaaagcttaacatat360tataccgaacgtaggtttgggcgggcttgctccgtctgtccaaggcaacatttatataag420ggtctgcatcgccggctcaattgaatcttttttcttcttctcttctctatattcattctt480gaattaaacacacatcaacaatggttcactgccgtataggcagctaagaaatcaaacgat540tacccaccctcgttttagagctagaaatagcaagttaaaataaggctagtccgttatcaa600cttgaaaaagtggcaccgagtcggtgcttttgttcactgccgtataggcagctaagaaa659<210>212<211>28<212>rna<213>铜绿假单胞菌<400>212guucacugccguauaggcagcuaagaaa28<210>213<211>156<212>rna<213>人工序列<220><223>与csy4识别序列侧接的sgrna<400>213guucacugccguauaggcagcuaagaaaucaaacgauuacccacccucguuuuagagcua60gaaauagcaaguuaaaauaaggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucg120gugcuuuuguucacugccguauaggcagcuaagaaa156<210>214<211>23<212>dna<213>解脂耶氏酵母<400>214tcaaacgattacccaccctccgg23<210>215<211>45<212>dna<213>解脂耶氏酵母<400>215gaaaagacattttcaaacgattacccaccctccgggactgaggcc45<210>216<211>44<212>dna<213>人工序列<220><223>来自菌落14的can1的片段<400>216gaaaagacattttcaaacgattacccacctccgggactgaggcc44<210>217<211>44<212>dna<213>人工序列<220><223>来自菌落16的can1的片段<400>217gaaaagacattttcaaacgattacccacctccgggactgaggcc44<210>218<211>44<212>dna<213>人工序列<220><223>来自菌落18的can1的片段<400>218gaaaagacattttcaaacgattacccacctccgggactgaggcc44<210>219<211>44<212>dna<213>人工序列<220><223>来自菌落19的can1的片段<400>219gaaaagacattttcaaacgattacccacctccgggactgaggcc44<210>220<211>44<212>dna<213>人工序列<220><223>来自菌落24的can1的片段<400>220gaaaagacattttcaaacgattacccacctccgggactgaggcc44<210>221<211>44<212>dna<213>人工序列<220><223>来自菌落25的can1的片段<400>221gaaaagacattttcaaacgattacccacctccgggactgaggcc44<210>222<211>128<212>rna<213>人工序列<220><223>由csy4处理的grna<400>222cuaagaaaucaaacgauuacccacccucguuuuagagcuagaaauagcaaguuaaaauaa60ggcuaguccguuaucaacuugaaaaaguggcaccgagucggugcuuuuguucacugccgu120auaggcag128<210>223<211>8<212>rna<213>人工序列<220><223>csy4切割后的5’旁侧序列<400>223cuaagaaa8<210>224<211>20<212>rna<213>人工序列<220><223>csy4切割后的3’旁侧序列<400>224guucacugccguauaggcag20当前第1页12
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