35、蓝细菌生物钟基因调控与代谢网络重编程

蓝细菌生物钟基因调控与代谢网络重编程

1. 生物钟基因调控基因表达

生物钟基因的调控在驱动许多内源性基因以及整合到基因组中性位点的外源基因的表达方面非常有效。可以通过操纵核心生物钟基因（如kaiABC）和/或辅助生物钟基因，对不同蓝细菌菌株的昼夜节律进行重新编程，从而将全局基因表达锁定在理想模式，这可能会提高生物燃料和商品化学品的全天候生产效率。而且，这种策略也可应用于任何具有内源性昼夜节律钟的生物体。

2. 蓝细菌研究相关技术与成果

• 基因表达调控工具开发 ：
  • 利用理性设计技术在集胞藻（Synechocystis sp. PCC 6803）中开发基因控制工具。
  • 构建基于pANS的自复制穿梭载体，用于单细胞蓝细菌聚球藻（Synechococcus elongatus PCC 7942）的基因表达。
  • 开发基于核开关的基因表达调控系统，如嗜热栖热菌核开关用于严格调控聚球藻PCC 7942中蛋白质的表达。
• 代谢工程改造 ：
  • 对蓝细菌进行代谢工程改造，以实现从二氧化碳直接合成各种化合物，如乙醇、异丁醛、1,2 - 丙二醇、3 - 羟基丁酸酯、3 - 羟基丙酸等。
  • 通过过表达关键酶来增强光合碳通量控制，提高蓝细菌的生长和生产力，如过表达磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶提高集胞藻PCC 6803的乙烯产量。
  • 利用CRISPR - Cas9等基因编辑技术对蓝细菌进行基因组工程改造，以提高目