CAT为报告基因的铜绿假单胞菌启动子文库的建立及初步鉴定

以CAT（chloramphenicol acetyltransferase,CAT）为报告基因,构建p CAT2启动子探针载体从绿脓杆菌基因文库中筛选启动子。Sau3AⅠ酶切铜绿假单胞菌的基因组,回收（500-1 500 bp）片段并与p CAT2载体连接构建铜绿假单胞菌的基因组文库,PCR鉴定文库的多样性,利用氯霉素（10μg/m L）和卡那霉素（50μg/m L）双抗平板筛选了16株阳性菌株,并用PCR、测序、NCBI比对进行鉴定。构建的基因文库的库容量可达50 000个,覆盖基因全长的3.5倍,插入率达90%,具有较强的随机性。采用双抗平板进行启动子的筛选,筛选效率高达96%。获得了绿脓杆菌基因组中的9个启动子,同源性达99%以上,并对其活性进行初步鉴定,为铜绿假单胞菌基因表达调控的进一步研究奠定基础。

谷氨酸棒杆菌人工合成启动子文库的构建及应用

启动子是实现基因精细表达调控的重要工具,广泛应用于微生物的代谢工程改造。谷氨酸棒杆菌是重要的工业底盘,已报道的启动子文库较少且主要是基于完全人工设计的突变序列构建获得。本研究对谷氨酸棒杆菌odhA基因天然启动子的–10区及附近序列进行随机突变,借助rfp报告基因和荧光成像系统进行高通量筛选,构建了包含57个相对强度为2.4–16.7倍的人工启动子文库,最高强度可达强诱导型启动子P_(trc)的2.3倍。分析文库的突变序列,发现55个启动子突变体的–10区保守序列“TANNNT”均向3′端移动1–4个碱基,其中移动4个碱基的突变体占68%;同时发现强、中、弱启动子突变体在不同位置还呈现T或G保守碱基。选择5个不同强度的启动子应用于L-脯氨酸合成途径γ-谷氨酰激酶(ProB)的表达调控,结果显示,L-脯氨酸产量随着启动子强度增强逐渐提高,相对强度为9.8倍的启动子达到最高产量(6.4 g/L),更高强度的启动子将不再提高L-脯氨酸的产量。本研究基于谷氨酸棒杆菌天然启动子P_(odhA)构建文库,成功获得1个强度增强显著、分布均匀的新型启动子文库,可用于谷氨酸棒杆菌的系统代谢工程改造,还可为更多启动子文库的构建提供思路和方法借鉴。

人工合成启动子文库研究进展

随着合成生物学的发展,人工合成功能元件在代谢工程领域显示出巨大应用潜力。启动子是调控基因转录水平的重要元件,可以利用人工合成启动子文库对代谢途径进行精细调控,使基因适量表达,实现代谢途径的组合优化。文章综述了人工合成启动子文库的研究进展,评述了不同文库的构建策略,讨论了人工合成启动子文库在代谢工程领域的应用,并展望了人工合成启动子文库的发展方向。

肺炎链球菌体内启动子诱捕文库的构建与初步分析

构建肺炎链球菌体内启动子诱捕文库（promoter-trap library），用于筛选肺炎链球菌体内诱导的基因。以穿梭质粒pEVP3为骨架，将无启动子的galU基因作为体内报告基因定向克隆到pEVP3上，与无启动子的体外报告基因lacZ基因融合，构建用于筛选体内诱导基因的载体pEVP3-galU；再把肺炎链球菌基因组DNA的随机酶切片段（200-500bp）克隆到此载体galU基因上游的BglⅡ位点，构建了启动子诱捕文库，并转化肺炎链球菌galU缺陷菌株，获得相应的菌株库。文库大约覆盖基因组全长的5倍，插入率达到90％以上，保持了较高的复杂性。对得到的约450000个肺炎链球菌转化子进行体内、外初步分析，那些从小鼠体内分离出的细菌，并在X-gal平板上为白色的菌落表明galU报告基因上游含仅在体内表达的启动子，提示所构建的启动子诱捕文库可用于筛选肺炎链球菌的体内诱导基因。

以gfp为报告基因的肺炎链球菌启动子诱捕文库的构建与分析

首先构建一个以gfp(green fluorescence protein)为报告基因的自杀质粒pEVP3-SDGFP,将肺炎链球菌基因组DNA的随机酶切片段(200bp^800bp)克隆到该质粒gfp基因上游的多克隆位点,得到约58000个含有肺炎链球菌基因组DNA随机酶切片段的重组子,提取质粒即为质粒库,该库大约覆盖肺炎链球菌基因组全长的5倍,插入率达到90%以上,且有较强的随机性,质量较高。将该质粒库转化入肺炎链球菌TIGR4菌株,带有随机片段的报告质粒通过同源重组的方式将gfp基因融合于细菌染色体上该随机片段之后,利用质粒的抗生素抗性基因筛选出重组菌株,从而构建出相应的菌株库,共获得包含约500000个肺炎链球菌转化子的菌株库,经体内、外实验表明,其包含插入了S.pn体内、外表达基因片段的细菌,可以报告特定条件下的基因表达,并可通过流式细胞仪识别、分选。该文库的构建为进一步利用差异荧光诱导技术筛选肺炎链球菌体内诱导基因奠定了基础。

一株多菌灵降解菌NY97-1的分子鉴定及GFP标记

用PCR方法扩增的多菌灵降解菌NY97-1的16SrDNA片段经TA克隆后,进行序列测定和BLAST同源序列比较分析,确定了其分类地位为短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus,B.p).经BamHⅠ酶切的启动子探针载体pUC19-gfp与NY97-1基因组DNA的Sau3AⅠ酶切片段酶连,酶连产物转化E.coliDH5a,建立B.p的启动子基因文库.挑选其中的两个强阳性克隆,亚克隆来自短小芽孢杆菌总基因组的启动子活性片段F4、F5,构建大肠杆菌-短小芽孢杆菌穿梭表达载体pNW33N-F4-gfp、pNW33N-F5-gfp.通过电转化得到gfp在B.p中的两株标记菌株.在荧光显微镜下,观察到了明亮的绿色荧光,证明活性片段F4、F5均具有组成型启动子的功能,实现了gfp基因在B.p中组成型表达,且遗传稳定,为今后研究多菌灵降解菌B.p在自然环境中的定殖、分布及动态变化打下了基础.

合成生物系统的组合优化

合成生物学所面临的一项重要挑战是构建具有全新功能的生物系统。由于生物系统固有的复杂性,仅通过理性设计,通常难以使合成基因线路发挥出最优的功能。组合工程的兴起和发展为获得组合优化性状提供了有利条件,并大大促进了具有全新功能的生物系统的构建。文中主要从单个元件的微调、代谢通路的优化以及基因组范围内靶点的识别和组合修饰三个方面入手,总结和评述了近些年表现突出的合成生物系统的组合优化方法。