全局转录调控在细胞工厂构建中的应用与进展

周子康，许平

（1 上海交通大学生命科学技术学院，上海200240；2 上海交通大学微生物代谢国家重点实验室，上海200240）

许多原核和真核细胞系统是生产高附加值化合物、天然产物和生物能源的最佳宿主。经典的代谢工程方法非常适合于改善通路通量和提高产品产量。但是，这种方法在改变复杂细胞表型的能力上非常有限。复杂表型包括生长速率、生物转化率和耐受性，而全局转录调控工程（global transcription machinery engineering,gTME）是改变复杂细胞表型的通用方法。这种方法主要是引入通用转录相关蛋白的突变，引发基因网络和细胞代谢的重编程。通过将突变蛋白表达与表型选择和筛选联系起来，从而筛选出引发新的复杂细胞表型的突变体。但是，由于很难从头预测突变蛋白序列与功能之间的联系，因此通常通过创建转录因子的突变文库并选择可改善所需表型的突变库来简化该方法。gTME 已成功应用于原核和真核系统，提高了微生物的环境耐受性、代谢产物的产量和底物的利用率，包括乙醇耐受性[1-2]、番茄红素产量的提升[2]和木糖发酵过程的优化[3]。因此，gTME 是基于转录水平菌株开发的有效工具，可以单独使用或与其他代谢工程技术结合使用，构建更高效的细胞工厂。

1 全局转录调控及其原理

细胞生长过程中有着严格的调控机制，可通过对转录元件的精准调控，实现细胞中各个基因的时序性转录。细胞代谢途径的复杂性决定了基因与表型之间并非简单的线性对应关系。……