[发明专利]一种光控基因开关及其应用

说明书

本发明公开了一种光控基因开关及其应用，属于生物技术领域。本发明提供了一种光控基因开关，此光控基因开关为表达编码调控蛋白bluR的基因、编码蓝光感受器蛋白bluF的基因、ycgZ启动子和目的基因的重组质粒，其中，当无蓝光照射时，bluR编码的调控蛋白BluR会结合在ycgZ启动子上抑制ycgZ，当有蓝光照射时，bluF基因编码的蓝光感受器蛋白BluF会解除调控蛋白BluR对ycgZ的抑制以启动目的基因的表达；使用此光控基因开关，可通过控制蓝光照射剂量，控制目的蛋白的表达量，以达到在时空上精确控制目的蛋白表达的目的。

技术领域

本发明涉及一种光控基因开关及其应用，属于生物技术领域。

背景技术

在合成生物学领域中，人工精确调控基因表达用以控制目的蛋白已经成为一种不可或缺的手段。目前，世界上已经有很多通过人工调控诱导蛋白表达的系统，通过化学诱导物或物理的方法来诱导调控目标蛋白表达在特定条件下表达的系统。

近年来，通过化学物质来诱导调控基因表达系统有了很大的发展。但是，这些化学诱导物本身存在对细菌本身有毒性、纯化成本高以及对环境污染严重等一些潜在的问题。并且，当在细菌中进行诱导表达这些化学诱导物用于发酵生产时，有可能对细菌正常的代谢过程产生影响。此外，化学物质在诱导调控基因表达时很难做到在时空上精确调控。

在发酵生产中，温度控制的分子开关可以通过合成生物传感器动态调节代谢途径，并通过基因回路改道代谢流，提高产率和生产力。然而，大多数生物传感器需要工作量巨大的基因回路元件调试，来适配特定的发酵条件下的目标菌株，对菌体负荷较大。而且，高温会影响菌株生长过程中某些酶和蛋白的活性。

光是一种理想的基因表达诱导物，由于其具有低毒性、易获取、易操控、高时空分辨率等，因此，光可作为一种非常理想的诱导剂。并且，相比于化学物质调控系统，物理方法诱导的调控系统因便捷性、无需添加其他诱导物等优势越来越受到人们的关注。因此，利用光作为诱导剂来调控目标蛋白表达进而控制发酵生产或疾病治疗非常有应用价值。

目前，已经有强紫外线被用来释放被锁的转录因子或者化学诱导物来诱导基因的表达，但是，强紫外线很可能会造成细胞的不可逆性损伤，并且，在被锁住的转录因子导入活细胞存在困难。也有研究利用远红外光产生热量来控制热激效应介导的基因表达系统，但是，远红外激光控制热激效应则可能激活菌体其他内源基因的表达，并且，其设备复杂且昂贵。

因此，急需找到一种无害、成本低且可以在时空上精确调控目的蛋白表达量的方法。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种无害、成本低且可以在时空上精确调控目的蛋白表达量的方法。

[技术方案]

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光控基因开关，所述光控基因开关为(a)、(b)或(c)：

(a)为表达ycgZ启动子和目的基因的重组质粒；

(b)为在(a)上连接编码蓝光感受器蛋白bluF的基因的重组质粒；

(c)为在(a)上连接编码调控蛋白bluR的基因和编码蓝光感受器蛋白bluF的基因的重组质粒。

在本发明的一种实施方式中，当光控基因开关为(a)时，所述目的基因位于ycgZ启动子的下游；当光控基因开关为(b)时，所述目的基因位于ycgZ启动子的下游，所述编码蓝光感受器蛋白bluF的基因位于ycgZ启动子的上游；当光控基因开关为(c)时，所述目的基因位于ycgZ启动子的下游，所述编码蓝光感受器蛋白bluF的基因位于ycgZ启动子的上游，所述编码调控蛋白bluR的基因位于编码蓝光感受器蛋白bluF的基因的上游。

在本发明的一种实施方式中，所述重组质粒以pET-28a质粒、pCL1920质粒、pFT24质粒或pBAD33质粒为载体。