L-半胱氨酸高通量篩選平臺(tái)開(kāi)發(fā)取得進(jìn)展

L-半胱氨酸是一種重要的含硫氨基酸，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、日化、食品添加劑等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。然而，由于對(duì)L-半胱氨酸細(xì)胞代謝調(diào)控的認(rèn)識(shí)不足，通過(guò)常規(guī)的基因敲除、過(guò)表達(dá)等策略難以獲得L-半胱氨酸高效合成細(xì)胞工廠。

近日，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究團(tuán)隊(duì)在《Metabolic Engineering》上發(fā)表題為“Design of a genetically encoded biosensor to establish a high-throughput screening platform for L-cysteine overproduction”的研究論文。該研究利用響應(yīng)L-半胱氨酸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，開(kāi)發(fā)了L-半胱氨酸生物傳感器，建立了L-半胱氨酸生產(chǎn)菌種高通量篩選平臺(tái)。

研究人員首先通過(guò)體內(nèi)L-半胱氨酸響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、體外凝膠阻滯遷移（EMSA）實(shí)驗(yàn)和DNA足跡實(shí)驗(yàn)，初步解析了轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子CcdR的調(diào)控機(jī)理，建立了CcdR轉(zhuǎn)錄調(diào)控模型，發(fā)現(xiàn)CcdR能夠特異性結(jié)合L-半胱氨酸，結(jié)合到特定啟動(dòng)子PccdA上游DNA序列上，招募RNA聚合酶激活下游PccdA啟動(dòng)子的表達(dá)。基于上述原理，研究團(tuán)隊(duì)將胞內(nèi)L-半胱氨酸濃度輸入信號(hào)與熒光強(qiáng)度的輸出信號(hào)相偶聯(lián)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了一個(gè)L-半胱氨酸生物傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)胞內(nèi)L-半胱氨酸濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為了進(jìn)一步提升L-半胱氨酸生物傳感器的響應(yīng)靈敏性和響應(yīng)強(qiáng)度，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子半理性設(shè)計(jì)改造、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子表達(dá)優(yōu)化以及響應(yīng)啟動(dòng)子的截短測(cè)試等策略，對(duì)L-半胱氨酸生物傳感器進(jìn)行了優(yōu)化。隨后將構(gòu)建的L-半胱氨酸生物傳感器與流式細(xì)胞分選技術(shù)（FACS）偶聯(lián)，構(gòu)建了L-半胱氨酸高通量篩選平臺(tái)，并分別應(yīng)用于L-半胱氨酸合成途徑關(guān)鍵酶的定向進(jìn)化和L-半胱氨酸高產(chǎn)菌株的篩選，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵酶絲氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶活性提升了7倍，并獲得了10株L-半胱氨酸產(chǎn)量顯著提升的突變菌株。

原文連接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1096717622000945

注：此研究成果摘自《Metabolic Engineering》，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)和立場(chǎng)，僅供參考。

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