解脂耶氏酵母中光控表达系统的构建及其应用研究

张萍，魏文平，周英，叶邦策，

（1 华东理工大学微分析与生物系统工程实验室，生物反应器工程国家重点实验室，上海 200237；2 浙江工业大学工程生物学与健康研究中心，长三角绿色制药协同创新中心，药学院，浙江 杭州 310014）

人工构建的调控元件是改造细胞可控地生产目标产物的重要改造工具［1-2］，光诱导型传感器作为一类重要的控制元件，在底盘细胞的工程化改造过程中展现出很好的应用潜力［3-4］。之前传统的基因诱导表达系统虽然可高效快速地得到目标产物，但由于一些化学型诱导剂价格昂贵、易产生细胞毒性、难清除等缺陷，限制其在工业化生产中的应用；光作为一种诱导因子具有快速无毒，可将诱导信号迅速地传递至细胞内的优势，在不改变宿主代谢条件的前提下，可实现靶标基因时间空间上的精确表达，具有较好的应用潜力。在实际操作中可根据光照强度和时间，调节靶标基因的表达水平［5］，或者通过切换光照和黑暗条件，使光效应蛋白发生光依赖型的构象变化，从而达到可逆转诱导效果。 Zhao 等在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中引入光诱导表达系统，将异丁醇的产量提高到（8.49±0.31）g/L［6］；之后为了克服持续性产物代谢途径激活产生的不良后果，如与初级代谢的能量竞争及有毒中间代谢产物积累等造成细胞生物量下降等负面影响，他们以脱氧核糖乙酸合成途径为模型，利用光遗传控制对酵母细胞代谢进行区域化动态调控，通过降低中间代谢产物浓度和减少竞争途径能量流消耗，最终使产物合成产量提高了6 倍［7］。……