酵母终止子工程：从机理探索到人工设计

盛月，张根林

（石河子大学化学化工学院，新疆兵团化工绿色过程重点实验室，新疆 石河子 832003）

合成生物学作为21 本世纪一个充满活力的新兴交叉学科，以工程化思想理性设计改造生命体、创造新功能。该技术突破了生命发生与进化的自然法则，推动了解读生命到编写生命的跨越，可为破解资源、能源、健康、环境、安全等重大难题提供重要技术支撑。通过引入新的合成途径或功能模块，已在微生物中实现了青蒿酸、人参皂苷、紫杉二烯、异丁醇等复杂或高值化合物的合成，在化学品合成、药物发现与制造、农业生产等领域均表现出了重要的应用价值［1-2］。

有效的生物元器件是途径组装和生命体改造的基础，其中控制元件更是影响人工生物体系的重要因素之一。原核生物中含有上万种调节线路，它们能够在转录或翻译水平对环境信号进行感应和应对，人们成功地从这些线路中挖掘出了启动子、转录调控因子、核糖体结合位点等大量的控制元件，并构建了人工核酸开关等应用于代谢途径的精细调控［3］。但由于真核生物复杂的遗传特性，在其中开发的控制元件相对单一，常见的控制元件主要是启动子，限制了真核生物中合成线路的构建和应用［4］。

近年来，科学家在酿酒酵母、大肠杆菌、病毒、哺乳动物和十字花科植物等物种中开展了大量的转录调控研究，发现不少基因的3′-UTR 区域含有调控mRNA 稳定性和亚细胞定位相关的功能元件。3′-UTR是mRNA上从终止密码子到poly(A)尾巴的一段RNA 序列，长度从几百个碱基至上千个碱基不等，常为冗余的重复序列，并且大多数可以形成茎环。……