近日，生物技术中心牛国清研究员团队利用模块化设计理念创建了一套新型诱导表达系统，并成功应用于链霉菌基因表达的精确调控，实现了多种化合物的可控合成，相关成果以“Synthetic Cellobiose-Inducible Regulatory Systems Allow Tight and Dynamic Controls of Gene Expression in Streptomyces”为题发表于《美国化学学会·合成生物学》（ACS Synthetic Biology）。2018级硕士研究生王霞为第一作者，2019级硕士研究生付宇蝶和王美燕参与了部分工作，牛国清研究员为通讯作者。

基因表达的精确调控技术是代谢工程和合成生物学的核心技术之一，是实现高值化合物在微生物细胞工厂中“智造”的重要手段。链霉菌可以产生大量结构多样且具有多种生物活性的次级代谢产物，是微生物天然药物的重要来源。经过几十年的研究，研究人员已经开发了大量的遗传操作工具，但仅有少数几个基因诱导表达系统可供选择。此外，这些诱导表达系统存在高渗漏表达、诱导剂有毒和诱导剂易降解等缺点，因此亟需开发一套新型诱导表达系统。本文利用合成生物学模块化设计理念，将马铃薯病原菌—疮痂链霉菌中的转录抑制子及其操纵子CebR/cebO，以不同方式与组成型启动子kasO*的核心元件组合，优化后创建了新型纤维二糖诱导表达系统。为了验证该调控系统的诱导特性，首先在三个常用于次级代谢基因簇表达的模式链霉菌中进行了表征。结果发现，在小白链霉菌J1074、天蓝色链霉菌M1146和变铅青链霉菌TK24均表现良好，具有诱导剂无毒、无渗漏和诱导转录活性高等优点。本研究开发的诱导表达系统，丰富了链霉菌诱导表达系统，所采用的构建策略，对其他微生物诱导表达系统的构建具有一定的启示作用。

该研究得到国家重点研发计划“合成生物学”重点专项、国家自然科学基金面上项目、重庆市“科技创新领军人才支持计划”和西南大学“聚贤工程”启动项目的资助。西南大学生物技术中心为该论文第一完成单位，植物资源保护与种质创新重庆市重点实验室和南方山地作物逆境生物学国家级培育基地分别为第二和第三署名单位。

牛国清研究员课题组长期致力于“微生物天然产物生物合成与合成生物学”研究，主要通过微生物学、分子生物学和天然产物化学等学科交叉，开展微生物天然产物发现、生物合成与精确调控和代谢工程改造等方面的研究。近年来，已在Trends in Biochemical Sciences、Trends in Biotechnology、FEMS Microbiology Reviews等SCI收录刊物发表论文20余篇，相关成果受到Faculty of 1000 评述和推荐，并被Molecular Microbiology 、Current Opinion in Chemical Biology 和Annual Review of Microbiology 等微生物学专业期刊引用和评述。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.1c00152

牛国清研究组链接：http://biocenter.swu.edu.cn/info/1022/1029.htm