光控基因表达：大肠杆菌光激活系统

"大肠杆菌光激活基因表达系统" 大肠杆菌光激活基因表达系统是一种创新的基因调控技术，由马正才、刘韧玫、陈显军和杨弋等人研发。传统的基因诱导表达系统，如 Lac 操作子或 ara 操作子，虽然能够快速高效地诱导目标蛋白质的表达，但由于诱导剂（如 IPTG 或 ara糖）的价格昂贵、可能对细胞有毒性以及难以从细胞中清除，这些因素限制了它们在生物技术领域的广泛应用。而光作为一种自然、经济、环保且低毒性的诱导因素，具有随时添加和移除的便利性，为基因表达调控提供了新的可能性。 该系统基于LOV（Light-Oriented or LOV Kinase，光定向或LOV激酶）蛋白家族的特性，LOV蛋白在受到光照射时会发生构象变化，从而促进同源二聚化。通过合成生物学手段，研究人员设计并构建了一种重组光敏转录因子，这种转录因子在光照条件下可以激活下游基因的转录，进而实现基因的表达。在无光条件下，系统表现出较低的泄漏表达，一旦光照诱导，就能显著提高目标蛋白的表达水平。 这一光控基因表达系统的独特优势在于它的精确可调性，允许研究人员在需要的时候精确控制基因的开关，这对于研究基因功能、蛋白质互作、代谢途径调控以及药物筛选等生物学过程具有重要意义。同时，由于其对细胞的低毒性，该系统在合成生物学、细胞生物学、分子生物学等多个科学领域都具有广阔的应用前景，可以作为研究工具，帮助科学家们更好地理解和操纵细胞内的生物过程。 关键词：大肠杆菌；基因表达调控；光敏蛋白；光；光控基因表达系统 中图分类号：Q78 这项工作不仅展示了合成生物学在解决传统技术局限性上的潜力，还强调了光作为生物系统调控的新维度。通过进一步优化和拓展这个光激活基因表达系统，未来可能开发出更多高效、安全、经济的生物技术解决方案。