【摘 要】
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谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum,C.glutamicum)是应用广泛的微生物细胞工厂,可以生产氨基酸、外源蛋白和化合物,涉及食品、医药和化工等领域。优良菌株的获得可通过代谢工程、基因工程等进行菌种改造,调控严格的诱导系统是生物工程中重要的工具,可控制内源基因和外源基因的表达。目前适用于谷氨酸棒杆菌的诱导型启动子较少且都存在一定程度的泄露表达,不能实现对目的基因表
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谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum,C.glutamicum)是应用广泛的微生物细胞工厂,可以生产氨基酸、外源蛋白和化合物,涉及食品、医药和化工等领域。优良菌株的获得可通过代谢工程、基因工程等进行菌种改造,调控严格的诱导系统是生物工程中重要的工具,可控制内源基因和外源基因的表达。目前适用于谷氨酸棒杆菌的诱导型启动子较少且都存在一定程度的泄露表达,不能实现对目的基因表达的严格调控。本研究首先在谷氨酸棒杆菌中构建并测试了两种诱导系统,四环素诱导系统和Cumate诱导系统。在四环素诱导系统中,本研究选用了双向启动子Ptet R/tet A,简化了已有的四环素诱导系统。相较于常用的以IPTG为诱导剂的表达系统,该系统泄漏表达的水平低。我们开发了一种新的适用于谷氨酸棒杆菌的Cumate诱导系统,用荧光蛋白sf GFP进行表征,该系统在谷氨酸棒杆菌中工作良好,可以严格控制报告蛋白的表达,背景荧光强度极低,并且可通过调节诱导剂cumate的浓度和诱导时间,实现对目的基因表达水平的调控。基于以上两种诱导系统,我们建立了一种AND Gate结构的Cumate-ATc诱导系统,该系统需两种诱导剂cumate和ATc同时存在才能启动目的基因的转录。与单一诱导剂的Cumate诱导系统和四环素诱导系统相比,该系统的本底表达水平降低了4-5倍,并且可通过两种诱导剂的不同浓度组合和诱导时间对目的基因的表达量进行调控。我们成功将Cumate-ATc诱导系统应用于Cre重组酶的诱导表达,在含有lox Psym位点的谷氨酸棒杆菌中,不添加诱导剂时,没有观察到位点间的片段发生删除或翻转,说明Cre重组酶的表达被严格抑制。本研究开发了一种新的严格控制、可调控的Cumate诱导系统和与门结构Cumate-ATc诱导系统,扩充了谷氨酸棒杆菌的诱导表达系统,为基因工程、代谢工程、合成生物学等研究提供了调控严格的遗传操作工具。
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