近日，牛国清研究员团队利用模块化设计理念组装了一套新型鼠李糖诱导表达系统，成功应用于链霉菌基因表达的精确调控，并实现了放线紫红素和紫色杆菌素的可编程合成，相关成果以“Characterizing and Engineering Rhamnose-Inducible Regulatory Systems for Dynamic Control of Metabolic Pathways in Streptomyces”为题发表于《美国化学学会·合成生物学》（ACS Synthetic Biology）。2022级硕士研究生杨倩和栾孟澳为共同第一作者，博士研究生王美燕和张雨欣以及神农班本科生刘国强参与了部分工作，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，国内外研究人员已经开发了大量的遗传操作工具，但仅有少数几个诱导表达系统可供选用。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。本文首先利用生物信息学在多种链霉菌中发现了可能参与鼠李糖降解利用的基因簇，并从中鉴定了一个LacI家族转录调控因子RhaR及其靶标基因。通过多序列比对，确定了RhaR结合的保守序列—rhaO操纵子。在此基础上，我们利用合成生物学模块化设计理念，将天蓝色链霉菌中的转录抑制子及其操纵子RhaR/rhaO与组成型启动子组装，创建了新型鼠李糖糖诱导表达系统。为了验证该调控系统的诱导特性，首先在常用于次级代谢基因簇表达的小白链霉菌中进行了表征。结果发现，该诱导表达系统表现良好，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，拓展了链霉菌诱导表达系统工具箱，可广泛用于适用于多种链霉菌基因或基因簇的表达调控。该研究得到国家重点研发计划“ 农业面源、重金属污染防控和绿色投入品研发”重点专项“ 新型生物农药分子创制与产业化”和国家自然科学基金面上项目的资助。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.4c00626