近日,，國際雜志Metabolic Engineering在線刊登了中科院微生物研究所研究人員的最新研究成果“Development of an anhydrotetracycline-inducible gene expression system for solvent-producing Clostridium acetobutylicum: A useful tool for strain engineering”,，文章中，研究者開發(fā)出用于梭菌的可誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng),，文章共同第一作者為董紅軍博士和博士生陶文文。
代謝途徑關(guān)鍵酶活性的精細(xì)調(diào)控,，是合成生物學(xué)的重要研究內(nèi)容,。如何實(shí)現(xiàn)酶活性的精細(xì)調(diào)控，則取決于對其編碼基因表達(dá)的調(diào)控能力,。對工業(yè)微生物而言,，建立可誘導(dǎo)的基因表達(dá)系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)定向調(diào)控的關(guān)鍵步驟,。
丙酮丁醇梭菌由于其對多種糖的利用能力和生產(chǎn)化學(xué)品的潛力而受到關(guān)注,。近年來，產(chǎn)溶劑丙酮丁醇梭菌的遺傳操作系統(tǒng)取得很大進(jìn)展，但是在調(diào)控目標(biāo)基因的表達(dá)方面,，還缺乏嚴(yán)謹(jǐn),、高效且方便使用的誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)。中科院微生物所李寅研究員和張延平副研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,，開發(fā)了一套適用于丙酮丁醇梭菌的高效誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng),。這一系統(tǒng)被命名為pGusA2-2tetO1，是以氯霉素?；D(zhuǎn)移酶基因的操縱子為基礎(chǔ),，通過引入來自Tn10轉(zhuǎn)座子的tet調(diào)控表達(dá)元件構(gòu)建的雜合誘導(dǎo)型表達(dá)。
該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：1）高效：在添加μg/L級的脫水四環(huán)霉素條件下,，誘導(dǎo)表達(dá)強(qiáng)度即可達(dá)到兩個(gè)數(shù)量級,；2）可調(diào)：表達(dá)強(qiáng)弱可受誘導(dǎo)物脫水四環(huán)霉素濃度的調(diào)控；3）嚴(yán)謹(jǐn)：其嚴(yán)謹(jǐn)性可以支持一些毒性蛋白編碼基因的引入,；4）易于使用：在含糖培養(yǎng)基中添加脫水四環(huán)霉素即可實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo),，而無需切換培養(yǎng)基。采用這套誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng),，可以對丙酮丁醇梭菌中的關(guān)鍵靶基因進(jìn)行開/關(guān)操作,、優(yōu)化基因的表達(dá)量，以及發(fā)展新型的高效遺傳操作系統(tǒng),，為推動合成生物學(xué)策略在丙酮丁醇梭菌中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ),。
該誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)提供給德國Hans-Knöll-Institute的研究人員使用。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.ymben.2011.10.004
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Development of an anhydrotetracycline-inducible gene expression system for solvent-producing Clostridium acetobutylicum: A useful tool for strain engineering
Hongjun Dong1, Wenwen Tao1, Yanping Zhang, Yin Li,
Clostridium acetobutylicum is an important solvent (acetone–butanol–ethanol) producing bacterium. However, a stringent, effective, and convenient-to-use inducible gene expression system that can be used for regulating the gene expression strength in C. acetobutylicum is currently not available. Here, we report an anhydrotetracycline-inducible gene expression system for solvent-producing bacterium C. acetobutylicum. This system consists of a functional chloramphenicol acetyltransferase gene promoter containing tet operators (tetO), Pthl promoter (thiolase gene promoter from C. acetobutylicum) controlling TetR repressor expression cassette, and the chemical inducer anhydrotetracycline (aTc). The optimized system, designated as pGusA2-2tetO1, allows gene regulation in an inducer aTc concentration-dependent way, with an inducibility of over two orders of magnitude. The stringency of TetR repression supports the introduction of the genes encoding counterselective marker into C. acetobutylicum, which can be used to increase the mutant screening efficiency. This aTc-inducible gene expression system will thus increase the genetic manipulation capability for engineering C. acetobutylicum.
