【摘 要】
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蓝细菌是一类能够进行产氧光合作用的原核微生物,它们对维持地球的生态环境具有重要作用。近些年来,合成生物学的进步使能进行光合作用的蓝细菌成为有前途的“绿色细胞工厂”,能够可持续地生产生物燃料和生物化学物质。然而,蓝细菌遗传操作中可使用的诱导表达工具较少,对复杂调控策略研究的缺乏等问题限制了在蓝细菌中合成生物学的进一步发展。本文主要以快速生长的蓝细菌Synechococcus elongatus UT
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蓝细菌是一类能够进行产氧光合作用的原核微生物,它们对维持地球的生态环境具有重要作用。近些年来,合成生物学的进步使能进行光合作用的蓝细菌成为有前途的“绿色细胞工厂”,能够可持续地生产生物燃料和生物化学物质。然而,蓝细菌遗传操作中可使用的诱导表达工具较少,对复杂调控策略研究的缺乏等问题限制了在蓝细菌中合成生物学的进一步发展。本文主要以快速生长的蓝细菌Synechococcus elongatus UTEX 2973（聚球藻UTEX 2973）为对象,开发并优化了由转录抑制因子Nan R抑制并由N-乙酰神经氨酸（Neu5Ac）诱导的诱导表达工具“Nan R/Neu5Ac诱导系统”,并将其用于正交调控。本文获得的研究成果如下:1、首先将来自Escherichia coli的nan R和先前优化的同源启动子PJ23119H10引入到聚球藻UTEX 2973中,以PJ23119H10控制编码β-半乳糖苷酶的报告基因lac Z的表达,以Pcpc560启动子控制nan R的表达,获得聚球藻菌株PNZR（cpc560）。通过检测PNZR（cpc560）的Lac Z活性,初步证明了该诱导系统的功能性。2、通过调整Nan R的表达水平并引入Neu5Ac转运蛋白对该诱导系统进行了系统优化,在获得的聚球藻PNZR（trc）T中该诱导系统被证明能够达到最高为738倍的诱导倍数且几乎无渗漏。3、本文在聚球藻UTEX 2973中证明了Nan R/Neu5Ac诱导系统和茶碱诱导型核糖开关间的正交性,并用这两种工具共同控制了s RNA工具,实现了61.3%的抑制。最后,本文利用Nan R/Neu5Ac诱导系统控制的s RNA工具与茶碱诱导型核糖开关实现了对靶基因的双信号调控。本文开发并优化的新型诱导表达工具“Nan R/Neu5Ac诱导系统”在聚球藻UTEX 2973中渗漏水平低,能够实现最高738倍的诱导。该系统被证明能用于控制s RNA工具,并能与茶碱核糖诱导开关实现对靶基因的双信号调控。这项工作为蓝细菌的转录控制和正交调控策略提供了新的工具,这将为利用蓝细菌作为底盘的合成生物学研究提供有力的技术支撑。
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