【概要描述】外部控制基因表达的能力已经改变了所有生物研究领域的范式，尤其是合成生物学。这种控制通常发生在转录和翻译水平上，而能够在DNA拷贝水平上进行控制的技术受到以下限制：

1)依赖于少数具有固定和任意拷贝数的质粒；

2)需要多个质粒进行复制控制；

3)仅限于特殊菌株。

 

为了克服这些限制，研究者提出了TULIP（TUnable Ligand Inducible Plasmid）： 一种具有可诱导拷贝数控制功能的独立质粒，目的是在各种常用于克隆、蛋白质表达和代谢工程的大肠杆菌菌株之间实现可移植。

这项研究成果“Inducible plasmid copy number control for synthetic biology in commonly used E. coli strains”发表在2022年11月的自然子刊 Nature communications。


为了验证利用PCN来控制基因表达的潜力（图1），设计了一个可自动调节控制的质粒。




RepAv7和可诱导的CymRAM抑制性TF被置于PCymRC启动子下的多克隆配置中，PCN被单体形式的RepAv7上调。而通过二聚体形式的负反馈被有效消除。

相反，PCN的下调现在是通过CymRAM实现的。

这种效应可以通过Cuminic acid来调节：加入Cuminic acid后，CymRAM对RepAv7的抑制被解除，产生前者的更大表达，最终导致质粒复制增加。一旦RepAv7的正效应被CymRAM对RepAv7表达的负效应所平衡，就达到了平衡。



研究者在四种常用的大肠杆菌菌株（图2），包括质粒克隆（DH10B）、蛋白质表达（NEBExpress）、代谢工程（BW25113）和微生物学模型菌株（MG1655），以及NEBSable，结果验证了TULIP可以成功地在广泛的大肠杆菌菌株中进行灵活的PCN控制（以及在实验微生物学中常用的不同介质中进行，如M9-Glucose、M9-Glycerol、Lysogeny Broth和Super Optimal Broth）。





研究者通过TULIP减少对克隆和转化的依赖性（图3）、TULIP可在不同背景下重复使用模块（图4）等多个应用实例说明TULIP能够实现动态的PCN控制，不仅可以加速基因电路的设计和优化，还可以促进模块在不同遗传背景下的菌株进行设计和使用。



原文来源：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9637173/

作者：M

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• 发布时间：2023-02-03 09:19
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