An Engineered B. subtilis Inducible Promoter System with over 10 000-Fold Dynamic Range.
An Engineered B. subtilis Inducible Promoter System with over 10 000-Fold Dynamic Range.
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具有超过10000倍动态范围的工程枯草芽孢杆菌诱导启动子系统。
DOI：
10.1021/acssynbio.8b00469
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发表时间：
2019-07-19
影响因子：
4.7
通讯作者：
Tabor, Jeffrey J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Castillo-Hair, Sebastian M.;Fujita, Masaya;Igoshin, Oleg A.;Tabor, Jeffrey J.
枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性菌的主要模式菌，也是工业化生产蛋白质的重要载体。然而，B。枯草芽孢杆菌的研究受到缺乏具有低泄漏性和高动态范围的诱导型启动子系统的限制。在这里，我们设计了一个基于T7 RNA聚合酶、乳糖阻遏物LacI和嵌合T7 lac启动子PT 7 lac的诱导型启动子系统，作为单拷贝整合在B中。枯草杆菌基因组在没有IPTG的情况下，LacI强烈地抑制T7 RNAP和PT 7 lac并使泄漏最小化。IPTG的加入解除PT 7 lac的阻遏，同时诱导T7 RNAP的表达，导致非常高的输出表达。使用绿色荧光和β-半乳糖苷酶报告蛋白，我们估计LacI-T7可以以超过10，000的动态范围调节表达，这是迄今为止报道的诱导型B的最大动态范围。枯草杆菌启动子系统。此外，LacI-T7响应类似的IPTG浓度和类似的动力学，作为广泛使用的Phy-spank IPTG诱导系统，我们表明在类似的遗传背景下具有最多300的动态范围。由于其上级性能，我们的LacI-T7系统应该有广泛的应用在基础B。枯草芽孢杆菌生物学研究和生物技术应用。
Bacillus subtilis is the leading model Gram-positive bacterium, and a widely used chassis for industrial protein production. However, B. subtilis research is limited by a lack of inducible promoter systems with low leakiness and high dynamic range. Here, we engineer an inducible promoter system based on the T7 RNA Polymerase, the lactose repressor LacI, and a chimeric T7lac promoter PT7lac, integrated as a single copy in the B. subtilis genome. In the absence of IPTG, LacI strongly represses T7RNAP and PT7lac and minimizes leakiness. Addition of IPTG de-represses PT7lac and simultaneously induces expression of T7RNAP, resulting in very high output expression. Using green fluorescent and β-galactosidase reporter proteins, we estimate that LacI-T7 can regulate expression with a dynamic range of over 10,000, by far the largest reported for an inducible B. subtilis promoter system. Furthermore, LacI-T7 responds to similar IPTG concentrations and with similar kinetics as the widely used Phy-spank IPTG-inducible system, which we show has a dynamic range of at most 300 in a similar genetic context. Due to its superior performance, our LacI-T7 system should have broad applications in fundamental B. subtilis biology studies and biotechnological applications.
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