若干裂解基因盒子的表征及应用

作     者：付生伟 金帆 FU Shengwei;JIN Fan

作者机构：中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心安徽合肥230026 中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所定量生物学研究中心广东深圳518055 

出 版 物：《生物工程学报》 (Chinese Journal of Biotechnology)

年 卷 期：2023年第39卷第3期

页      面：1142-1162页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 0836[工学-生物工程] 090102[农学-作物遗传育种] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFA0906900,2018YFA0902700) 中国科学院科研仪器设备研制项目(YJKYYQ20200033) 

主　　题：裂解基因盒子 诱导系统 合成生物学 光遗传学 表面修饰 

摘      要：裂解作为合成生物学中的常见功能模块单元,在基因线路设计方面具有广泛的运用。裂解主要通过诱导表达噬菌体的裂解基因盒子实现,不过,尚未有关于裂解基因的详细表征。本研究首先利用阿拉伯糖和鼠李糖诱导系统在大肠杆菌(Escherichia coli)Top10表达了5种裂解基因盒子(S105,A52G,C51S S76C,LKD,LUZ),通过OD_(600)值的测量,表征了在不同生长阶段、诱导剂浓度、质粒拷贝数等条件下,含有不同裂解基因盒子的大肠杆菌菌株Top10的裂解行为。结果表明,虽然5种裂解基因盒子在大肠杆菌内都可以有效引起宿主的裂解,但是裂解行为在不同条件下有较大差异。进一步地,由于诱导系统在不同宿主之间背景表达水平的差异,导致在铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)PAO1中难以构建可诱导的裂解系统。经过筛选,通过基因组插入的方式,利用鼠李糖诱导系统对裂解基因盒子在铜绿假单胞菌中引起的裂解行为进行表征。结果显示,LUZ和LKD具有较强的使铜绿假单胞菌裂解的能力,而S_(105)、A52G、C51S S76C对铜绿假单胞菌的裂解能力较差。最后,利用LUZ和光遗传学工具BphS,通过调整核糖体结合位点(ribosome binding site,RBS)的强度,构建了可在指定表面黏附并裂解的工程菌Q16,该菌株具有应用于表面修饰的巨大潜力。