大肠杆菌光激活基因表达系统#马正才，刘韧玫，陈显军，杨弋**（华东理工大学药学院，生物反应器国家重点实验室，上海200237）51015202530摘要：传统的基因诱导表达系统虽然能快速高效的诱导蛋白质的表达，但诱导剂的高昂价格、细胞毒性、不易从细胞中清除等缺点使得其在生物学很多领域中的应用有着很大的局限性。光在自然界中广泛存在，有着廉价易获取、绿色环保、对细胞的低毒性，便于在任何时间添加和去除等优点，使得发展以它作为诱导剂的基因诱导表达系统有着非常好的前景。我们根据LOV蛋白家族的特殊性质，并结合大肠杆菌单杂交系统的原理，利用合成生物学的方法得到了一种重组光敏转录因子。该光敏转录因子在光照的条件下可以发生同源二聚化，进而激活下游基因的转录与表达。该光控基因表达系统在黑暗条件下有着低的泄漏表达,光诱导后产生显著蛋白质诱导表达。该系统将为合成生物学、细胞生物学等学科提供一个有的工具。关键词：大肠杆菌；基因表达调控；光敏蛋白；光；光控基因表达系统中图分类号：Q78Light-ActivatedGeneExpressionSysteminEscherichiacoliMaZhengcai,LiuRenmei,ChenXianjun,YangYi(StateKeyLaboratoryofBioreactorEngineering,SchoolofPharmacy,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,ShangHai200237)Abstract:Traditionalinduciblegeneexpressionsystemcanbeusedtoquicklyandefficientlyinducegeneexpression.However,itsapplicationinvariousbiologicalfieldsislimitedforthehighpriceoftheinducer,highcelltoxicity,noteasytoremovefromthecellandotherdisadvantages.Lightexistswidelyandhasmanyadvantagesforitischeapandeasytoobtain,green,lowcelltoxicity,convenienttoaddandremoveatanytime,whichmakesitasanidealinducerofaninduciblegeneexpressionsystem.Weobtainedalight-switchabletranscriptionfactorusingsyntheticbiologymethodbycombiningthespecificcharacteristicsofLOV-containingproteinwiththeBacteriaOneHybridsystemofE.coli.Thislight-switchabletranscriptionfactorhomo-dimerizesandactivatesthetranscriptionandexpressionofdownstreamgeneuponbluelightexposure.Thislight-switchablegeneexpressionsystemhaslowleakexpressionindarknessandmarkedproteininductionunderlightconditions.Thegeneexpressionsystemwillprovideausefultoolfordifferentdisciplinessuchassyntheticbiology,cellbiology.Keywords:E.coli;Regulationofgeneexpression;Photosensitiveprotein;Light;Light-activatedexpressionsystem350引言基因表达技术作为基因工程技术的核心运用于生命科学的各个学科和领域。大肠杆菌具有遗传背景清楚、成本低、表达量高和表达产物分离纯化相对简单等优点，这些优点使得它成为科学家们眼中的“明星”模式生物。40大肠杆菌基因表达系统已经研究的非常深入和广泛[1]，它主要分为两种：一种是组成型基因表达系统，它是不需要加入诱导剂就可以在细菌生长过程中持续表达的；另一种是诱导型基因表达系统，它是在加入诱导剂后才能诱导基因的表达，诱导剂包括化学小分子、金属离子等[2-8]。基金项目：国家自然科学基金(31225008、31170815、31071260)；上海市科委“创新行动计划”基础研究重点项目(12JC1402900)；上海市曙光人才计划(11SG31)；高等学校博士学科点专项科研基金---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---（(20100074110010)；高等学校基本科研业务费作者简介：马正才，（1987-），男，硕士生，主要研究方向：合成生物学。通信联系人：杨弋，1973-），男，教授，主要研究方向：合成生物学与蛋白质化学。E-mail:yiyang@ecust.edu.cn-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---1材料和方法45501.1实验材料菌株：EscherichiacoliMachⅠ(Invitrogen)，EscherichiacoliBL21(DE3)(Tiangen)，Bl21（DE3，Δω，ΔsulA,ΔLexA）（本实验室保存）；载体：pRSETb(Invitrogen)pCDFDuet1(Invitrogen)；限制性内切酶：XhoI、BglII、Hin...