近日，国际杂志Metabolic Engineering在线刊登了中科院微生物研究所研究人员的最新研究成果“Development of an anhydrotetracycline-inducible gene expression system for solvent-producing Clostridium acetobutylicum: A useful tool for strain engineering”，文章中，研究者开发出用于梭菌的可诱导表达系统，文章共同第一作者为董红军博士和博士生陶文文。
代谢途径关键酶活性的精细调控，是合成生物学的重要研究内容。如何实现酶活性的精细调控，则取决于对其编码基因表达的调控能力。对工业微生物而言，建立可诱导的基因表达系统，是实现基因表达定向调控的关键步骤。
丙酮丁醇梭菌由于其对多种糖的利用能力和生产化学品的潜力而受到关注。近年来，产溶剂丙酮丁醇梭菌的遗传操作系统取得很大进展，但是在调控目标基因的表达方面，还缺乏严谨、高效且方便使用的诱导型表达系统。中科院微生物所李寅研究员和张延平副研究员领导的研究小组，开发了一套适用于丙酮丁醇梭菌的高效诱导表达系统。这一系统被命名为pGusA2-2tetO1，是以氯霉素酰基转移酶基因的操纵子为基础，通过引入来自Tn10转座子的tet调控表达元件构建的杂合诱导型表达。
该系统的主要特点是：1）高效：在添加μg/L级的脱水四环霉素条件下，诱导表达强度即可达到两个数量级；2）可调：表达强弱可受诱导物脱水四环霉素浓度的调控；3）严谨：其严谨性可以支持一些毒性蛋白编码基因的引入；4）易于使用：在含糖培养基中添加脱水四环霉素即可实现诱导，而无需切换培养基。采用这套诱导型表达系统，可以对丙酮丁醇梭菌中的关键靶基因进行开/关操作、优化基因的表达量，以及发展新型的高效遗传操作系统，为推动合成生物学策略在丙酮丁醇梭菌中的应用奠定基础。
该诱导表达系统已经提供给德国Hans-Knöll-Institute的研究人员使用。（生物谷Bioon.com）
doi:10.1016/j.ymben.2011.10.004
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Development of an anhydrotetracycline-inducible gene expression system for solvent-producing Clostridium acetobutylicum: A useful tool for strain engineering
Hongjun Dong1, Wenwen Tao1, Yanping Zhang, Yin Li,
Clostridium acetobutylicum is an important solvent (acetone–butanol–ethanol) producing bacterium. However, a stringent, effective, and convenient-to-use inducible gene expression system that can be used for regulating the gene expression strength in C. acetobutylicum is currently not available. Here, we report an anhydrotetracycline-inducible gene expression system for solvent-producing bacterium C. acetobutylicum. This system consists of a functional chloramphenicol acetyltransferase gene promoter containing tet operators (tetO), Pthl promoter (thiolase gene promoter from C. acetobutylicum) controlling TetR repressor expression cassette, and the chemical inducer anhydrotetracycline (aTc). The optimized system, designated as pGusA2-2tetO1, allows gene regulation in an inducer aTc concentration-dependent way, with an inducibility of over two orders of magnitude. The stringency of TetR repression supports the introduction of the genes encoding counterselective marker into C. acetobutylicum, which can be used to increase the mutant screening efficiency. This aTc-inducible gene expression system will thus increase the genetic manipulation capability for engineering C. acetobutylicum.
