PBJ | 核编码反式作用因子调控莱茵衣藻叶绿体基因组中多个转基因的高效表达 2024年12月31日 0条评论 10次阅读 0人点赞 绿色微藻莱茵衣藻是一种具有生产有价值化合物潜力的宿主生物。与核基因组相比，衣藻叶绿体基因组工程具有多项优势，包括靶向基因插入、缺乏沉默机制、由于多个基因组拷贝而可能产生更高的蛋白质以及代谢工程的天然底物丰度。可调节的表达系统可用于最大限度地减少异源生产和宿主细胞活力之间的竞争。然而，在衣藻叶绿体中，复杂的基因调控和缺乏严格的调控元件使这成为一个挑战。 近日，Alison Gail Smith团队在国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》上在线发表题为“Regulation of nucleus-encoded trans-acting factors allows orthogonal fine-tuning of multiple transgenes in the chloroplast of Chlamydomonas reinhardtii”的研究论文，该研究开发了两个合成的可调系统来控制叶绿体基因组上基因表达，并被用于操纵工业上相关的二萜类物质casbene的生产，突出了这些系统在代谢工程方法中的实用性。 首先，该研究利用维生素b12响应性METE启动子和改良硫胺素（维生素b1）核糖开关，调控核编码的叶绿体靶向调节蛋白NAC2和MRL1，建立了叶绿体基因的可调节表达系统，这些系统有效且彼此独立，光合生长可以用作调节 rbcL 或 psbD 表达的表征。mn_dc# 1菌株，是含有两种转基因的双mrl1、 nac2突变体。添加 B12或硫胺素抑制了 MN_dc#1 在光合自养培养基中的生长，表明两种调节系统在该菌株中都起作用。 图1.使用维生素调节光合作用的莱茵衣藻的产生 在工程衣藻菌株 MN_dc#1 中，将叶绿体基因组中转基因上游的 NAC2（即来自 psbD）或 MRL1（来自 rbcL）的靶标 5′UTR 融合应允许它们的表达受到 B12或硫胺素的调节。为了确保这不会干扰天然 psbD 和 rbcL 基因的表达，该研究改变它们的5’UTR以将它们与NAC2 和MRL1调节解偶联，获得了CSB195 转化体，CSB195#1中psaA启动子和5’UTR下的功能性RbcL和PsbD的表达，不受MRL1和NAC2的调控。(图2） 图2.从MRL1和NAC2调控中解耦光合作用 为了更详细地描述这些系统，该研究使用了NanoLuc荧光素酶（Nluc）基因作为报告基因，它针对衣藻叶绿体进行了密码子优化，并与其他常用的启动子/5’UTR 组合一起克隆在 rbcL 和 psbD 的启动子/5’UTR 组合的下游。这些被独立引入 RSW#2 的叶绿体基因组中的单拷贝 psbH 基因座，使用 codA.aadA 选择标记（图3），证明了由不同部分驱动的基因表达总体水平不是累加的，PMETE – nac2 /psbD和RST4 – mrl1 /rbcL，可以彼此独立运作，换句话说，是正交的。 图3.测试天然叶绿体启动子和50个UTR组合对核因子的响应性。 以促进衣藻的代谢工程，生产高价值化合物为最终目的，作者研究了系统调节基因编码casbene synthase的能力，通过引入和调整casbene合酶编码序列的表达，以及调节朝向casbene前体的代谢物通量，突出了这些系统为代谢工程方法提供了有效的信息。（图4） 图4.casbene合成酶在叶绿体中的表达与调控。 原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.14557 图文来源：植物生物技术Pbj < 上一篇 下一篇 > 发表回复 取消回复您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注 * *
