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L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸，在农业、医药、日化、食品添加剂等行业具有广泛的应用。然而，由于对L-半胱氨酸细胞代谢调控的认识不足，通过常规的基因敲除、过表达等策略难以获得L-半胱氨酸高效合成细胞工厂。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所研究团队在《Metabolic Engineering》上发表题为“Design of a genetically encoded biosensor to establish a high-throughput screening platform for L-cysteine overproduction”的研究论文。该研究利用响应L-半胱氨酸的转录调控因子，开发了L-半胱氨酸生物传感器，建立了L-半胱氨酸生产菌种高通量筛选平台。

研究人员首先通过体内L-半胱氨酸响应实验、体外凝胶阻滞迁移（EMSA）实验和DNA足迹实验，初步解析了转录调控因子CcdR的调控机理，建立了CcdR转录调控模型，发现CcdR能够特异性结合L-半胱氨酸，结合到特定启动子PccdA上游DNA序列上，招募RNA聚合酶激活下游PccdA启动子的表达。基于上述原理，研究团队将胞内L-半胱氨酸浓度输入信号与荧光强度的输出信号相偶联，开发设计了一个L-半胱氨酸生物传感器，实现了对胞内L-半胱氨酸浓度的实时监测。为了进一步提升L-半胱氨酸生物传感器的响应灵敏性和响应强度，研究团队通过转录调控因子半理性设计改造、转录调控因子表达优化以及响应启动子的截短测试等策略，对L-半胱氨酸生物传感器进行了优化。随后将构建的L-半胱氨酸生物传感器与流式细胞分选技术（FACS）偶联，构建了L-半胱氨酸高通量筛选平台，并分别应用于L-半胱氨酸合成途径关键酶的定向进化和L-半胱氨酸高产菌株的筛选，实现关键酶丝氨酸乙酰转移酶活性提升了7倍，并获得了10株L-半胱氨酸产量显著提升的突变菌株。

原文连接：

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

注：此研究成果摘自《Metabolic Engineering》，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

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