代谢工程领域的主旨即通过人工改造的微生物生产人类所需的产物,而微生物改造技术的发展是其领域进步的基石。对于微生物特定性状的改造十分依赖于对于人工设计的外源基因在目的菌株内进行高效而可控的表达,而本课题即开发出一种全新的对于目的基因表达进行增强的方式。相较于传统菌种表达技术主体针对目的基因的拷贝数、转录、稳定性、翻译等过程进行优化,本课题首次提出可以通过RNA复制的方式针对目的基因的mRNA进行直接扩增,通过mRNA量的直接增加增强目的基因的表达。该方式提升的是目的基因的mRNA含量,与现有对于目的基因的调控方式互不干扰,从而可以实现其与其余调控方式的联合使用。本课题自Qβ噬菌体序列改造得到同样可在大肠杆菌内复制的表达序列,并将其进行通用化改造得到仿造噬菌体的RNA复制系统,以之实现针对人们需求目的基因的表达增强。本课题证明了该系统的有效性、复制性及通用性,可以为后续将之使用于具体工程菌株改造中提供基础。此外,本课题还对RNA复制系统发挥功能时与底盘菌株之间的关联进行了探索,并得出在敲除底盘菌株Rnc基因时,RNA复制系统的效果具有很大改善。同时,本课题也对RNA复制系统在两种目的产物ALA及PHB生产中的效果进行验证,并均使产物产量得到了提升。本课题还验证了RNA复制系统在革兰氏阳性菌乳酸菌(Lb.caseil Zhang)中同样可以发挥功能。这些研究同样预示着本课题所提出的RNA复制系统在代谢工程领域的应用前景。综上所述,本课题构建了促进目的基因表达的一种新方法,即通过RNA复制系统增加mRNA表达量。该方法在报告基因与实际产物中均工作良好,有望成为未来代谢工程菌种改造的又一有力工具。