光控基因表达:大肠杆菌光激活系统

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"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。