[所屬分類:行業(yè)動(dòng)態(tài)] [發(fā)布時(shí)間:2024-5-8] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

新研究豐富酵母基因表達(dá)調(diào)控 提升產(chǎn)物合成效率
作者：朱漢斌   來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)  
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華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院教授黃明濤團(tuán)隊(duì)對(duì)釀酒酵母中的未折疊蛋白響應(yīng)元件（UPRE）進(jìn)行了改造，并應(yīng)用于基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)調(diào)控。相關(guān)成果于4月30日在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）以“創(chuàng)制UPRE2突變體用于酵母基因的動(dòng)態(tài)調(diào)控”（Tailored UPRE2 variants for dynamic gene regulation in yeast）為題發(fā)表，華南理工大學(xué)為該成果唯一署名單位。
釀酒酵母在生物制造領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，利用代謝工程手段可以優(yōu)化其生產(chǎn)性能，實(shí)現(xiàn)代謝流向目標(biāo)產(chǎn)物的有效導(dǎo)向。與剛性增加或減少代謝途徑中關(guān)鍵基因表達(dá)水平的傳統(tǒng)方法相比，通過響應(yīng)細(xì)胞內(nèi)外變化進(jìn)行基因的動(dòng)態(tài)調(diào)控，能更有效地協(xié)調(diào)產(chǎn)物合成與細(xì)胞狀態(tài)，從而提高產(chǎn)物合成的效率。釀酒酵母中天然存在的響應(yīng)通路（如，未折疊蛋白響應(yīng)，UPR），可以感知并應(yīng)對(duì)胞內(nèi)外的環(huán)境變化。
然而，酵母中天然的響應(yīng)元件在數(shù)量和調(diào)控靈敏度上難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。為克服這一限制，黃明濤團(tuán)隊(duì)為酵母基因表達(dá)創(chuàng)制出多樣化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)調(diào)控元件，通過構(gòu)建一個(gè)UPRE2突變庫(kù)，并以色蛋白和熒光蛋白融合的報(bào)告分子為工具，成功篩選出了性能更優(yōu)的UPRE2突變體。這些突變體在相關(guān)環(huán)境變化響應(yīng)的靈敏度和動(dòng)態(tài)調(diào)控基因表達(dá)強(qiáng)度方面，表現(xiàn)優(yōu)于野生型UPRE2。
論文通訊作者黃明濤表示，其團(tuán)隊(duì)通過對(duì)突變體的深入分析，首次發(fā)現(xiàn)高活性突變體UPRE2m與Hac1之間具有更強(qiáng)的結(jié)合親和力，進(jìn)一步擴(kuò)展了對(duì)未折疊蛋白響應(yīng)機(jī)制的理解。這些UPRE2突變體具有即插即用特性，可與多種啟動(dòng)子組合。該類元件在應(yīng)用于關(guān)鍵基因的表達(dá)調(diào)控時(shí)，顯著提升了目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)量。
上述研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃綠色生物制造專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高�；�本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2315729121
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