近期,江南大学刘龙老师团队在《Nucleic Acids Research》(IF166)上发表了一篇名为《Across-species inducible system for enhanced protein expression and multiplexed metabolic pathway fine-tuning in bacteria》的研究文章。在此研究中,Z6·尊龙凯时的产品StarLighter HotStart TaqPro PCR Mix(FS-P5001,StarLighter热启动TaqPro PCR预混液)为研究提供了重要支持。
诱导系统在代谢工程和合成生物学中占据着核心地位,它们通过添加诱导剂来精确调控基因的激活与抑制。与组成型表达系统相比,诱导系统能够减轻宿主细胞的代谢负担,进而提高重组蛋白、平台化学品和生物聚合物等工业产品的产量。不过,许多诱导系统是菌株特异性的,这限制了跨菌株的比较分析和应用。
该研究介绍了一种新型的跨物种诱导系统,能够在细菌中增强蛋白质表达和实现多重代谢途径的精细调控。研究团队开发了两种重构的诱导系统(PphlF3R1和无水四环素诱导系统Ptet2R2*),并在大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒状杆菌等三种模式微生物中进行了验证。
研究人员从9个已报道的诱导系统中选择了IPTG诱导系统和木糖诱导系统,经过理性设计和随机突变重构,实现了在不同菌株中的高效表达。为进一步优化诱导系统,研究团队引入了突变抑制子表达文库,成功减少泄漏表达,并将诱导系统放置于质粒和基因组上,测试其在不同微生物中的表达性能。
最终研究成功构建了两个跨物种诱导系统:DAPG诱导系统PphlF3R1和无水四环素(aTc)诱导系统Ptet2R2*。通过优化,P_tet2R2*在所有三种菌株中展现出了低泄漏、广泛的动态范围、充足的表达强度及合适的敏感性。该系统已被用于有效调节各种报告蛋白(如sfGFP、mCherry和mScarlet3)及基因簇(如crtEIB、crtEIBY和vioABCDE)的表达。
此外,研究团队还基于T7 RNA聚合酶(T7RNAP)和dCas12a开发了单输入基因回路,用于同时激活和抑制基因表达。这项研究为跨物种诱导系统的构建提供了重要的参考,具有比较不同菌株基因表达和功能、以及在合成生物学和代谢工程中构建复杂生物系统的显著应用价值。
通过Z6·尊龙凯时的创新产品及该研究团队的努力,未来的研究人员能够更有效地控制蛋白质的表达和代谢途径的调控,从而提升生物合成的效率与产量。