L-半胱氨酸是一種重要的含硫氨基酸，在農業、醫藥、日化、食品添加劑等行業具有廣泛的應用。然而，由于對L-半胱氨酸細胞代謝調控的認識不足，通過常規的基因敲除、過表達等策略難以獲得L-半胱氨酸高效合成細胞工廠。

近日，中國科學院天津工業生物技術研究所研究團隊在《Metabolic Engineering》上發表題為“Design of a genetically encoded biosensor to establish a high-throughput screening platform for L-cysteine overproduction”的研究論文。該研究利用響應L-半胱氨酸的轉錄調控因子，開發了L-半胱氨酸生物傳感器，建立了L-半胱氨酸生產菌種高通量篩選平臺。

研究人員首先通過體內L-半胱氨酸響應實驗、體外凝膠阻滯遷移（EMSA）實驗和DNA足跡實驗，初步解析了轉錄調控因子CcdR的調控機理，建立了CcdR轉錄調控模型，發現CcdR能夠特異性結合L-半胱氨酸，結合到特定啟動子PccdA上游DNA序列上，招募RNA聚合酶激活下游PccdA啟動子的表達。基于上述原理，研究團隊將胞內L-半胱氨酸濃度輸入信號與熒光強度的輸出信號相偶聯，開發設計了一個L-半胱氨酸生物傳感器，實現了對胞內L-半胱氨酸濃度的實時監測。為了進一步提升L-半胱氨酸生物傳感器的響應靈敏性和響應強度，研究團隊通過轉錄調控因子半理性設計改造、轉錄調控因子表達優化以及響應啟動子的截短測試等策略，對L-半胱氨酸生物傳感器進行了優化。隨后將構建的L-半胱氨酸生物傳感器與流式細胞分選技術（FACS）偶聯，構建了L-半胱氨酸高通量篩選平臺，并分別應用于L-半胱氨酸合成途徑關鍵酶的定向進化和L-半胱氨酸高產菌株的篩選，實現關鍵酶絲氨酸乙酰轉移酶活性提升了7倍，并獲得了10株L-半胱氨酸產量顯著提升的突變菌株。

原文連接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1096717622000945

注：此研究成果摘自《Metabolic Engineering》，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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