鱼腥蓝细菌PCC 7120中受控蛋白降解系统的构建

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蓝细菌是可再生化学品和生物燃料的潜在来源,也是细菌光合作用、固氮作用和应对环境压力研究的模式菌株,在蓝细菌中构建可控基因操作系统,对蓝细菌的理论研究以及工业生产应用都有着十分重要的意义。在对基因功能研究的过程中,往往涉及对其在胞内的表达量进行控制。蓝细菌中较为常用的诱导表达系统有三类:金属离子诱导系统、外源诱导系统及营养物质诱导系统。然而迄今为止,还没有可用的受控蛋白降解系统。在对鱼腥蓝细菌研究中,对于许多关键基因无法得到突变体,大大限制了对这些基因功能的研究。为克服该困难,本研究尝试在蓝细菌中建立可诱导的蛋白降解系统,并通过该系统对关键基因编码产物进行可控降解以研究其生理功能。该可控蛋白降解系统基于Mesoplasma florum中的Lon蛋白酶(mf-Lon),其基本原理是mf-Lon蛋白酶可特异性降解携带mf-Ssr A标签的蛋白。将mf-Lon编码基因置于严格受控的启动子后面并转入蓝细菌,同时将蓝细菌中的目的蛋白通过与mf-Ssr A标签融合表达。理论上,只有当加入诱导剂时,mf-Lon蛋白酶才开始表达并对融合了mf-Ssr A的目的蛋白进行降解。本研究成功地在鱼腥蓝细菌PCC7120(Anabaena)中实现了对mf-Lon蛋白的受控表达,并且成功地将mf-Ssr A标签与目的蛋白进行了融合。然而,通过表型观察及Western Blot检测,发现目的蛋白在mf-Lon蛋白酶被诱导表达的情况下细胞内目的蛋白的含量并没有明显降低。文中对出现这种结果的可能原因进行了深入讨论。总之,基于mf-Lon蛋白酶的可控蛋白降解系统在Anabaena中需要进一步优化才能够发挥预期作用。
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