東京農工大學2016年11月24日宣布，通過對源自藍綠藻的光傳感器蛋白質實施改造，成功開發(fā)出了以紅色光誘導基因表達的“人工光傳感器”。近年來，在生物能源相關物質及醫(yī)藥品的生產(chǎn)等領域，使用生物的“生物工藝”變得愈發(fā)重要，可利用光合作用生產(chǎn)多種物質的藍綠藻的能力備受關注。
以前研究小組成功開發(fā)出了通過照射綠色光來控制藍綠藻基因表達的新型系統(tǒng)。該系統(tǒng)由感知綠色光的傳感器蛋白質、從傳感器蛋白質接受信號后激活的轉錄因子，以及被激活后的轉錄因子激活的啟動子構成。
傳感器蛋白質由接受光的傳感器部分、轉錄因子激酶，以及連接兩者的線圈狀連接鍵部分構成。傳感器部分接受綠色光后其構造會發(fā)生變化，引發(fā)連接鍵扭曲，這時傳感器與酶會形成特定位置關系，隨后酶被激活，從而使轉錄因子激活。雖然在紅色光下酶不會被激活，但連接鍵長且柔軟，因此位置關系搖擺不定，所以其控制并不嚴密。
此次研究小組通過調節(jié)連接鍵部分的線圈長度，調整了傳感器與酶的位置關系，嘗試由此使傳感器蛋白質對光的響應及控制嚴密化。試制的人工光傳感器與通常情況相反，是在紅色光下使酶激活。估計此次是因為傳感器與酶的位置關系與通常情況相反，才使酶對紅色光產(chǎn)生了反應。另外，接合鍵變短后位置搖擺的情況減少，使酶活性的激活和失活能夠更利落地切換。
此次研究成果以利用DNA重組技術設計、創(chuàng)造具有全新功能的生物這一“合成生物學”理念為基礎。通過將此次獲得成功的、使利用光的基因表達控制功能發(fā)生改變的技術應用到藍綠藻等可生產(chǎn)有用物質的微生物中，有望使具有高功能的新型生物工藝的開發(fā)得到迅速推進。
此次研究項目是日本科學技術振興機構（JST）推進的戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進事業(yè)團隊型研究（CREAT）的一部分，相關研究成果已于2016年11月24日（英國時間）刊登在英國科學期刊《科學報告》（ScientificReports）的在線版上。
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