[发明专利]一种光控基因表达系统及其应用

说明书

本发明公开了一种光控基因表达系统及其应用，所述光控基因表达系统是由yf1基因、fixJ基因和egfp基因组成，所述yf1基因采用BBa_J23100启动子表达，所述egfp基因采用P’_FixK2启动子表达，并在fixJ基因和egfp基因后分别添加BBa_B0015转录终止子。本发明利用光控系统调控细胞裂解，无需传统细胞裂解工艺必需的设备、场地、人员等，可大幅降低细胞裂解成本；无需高温高压、强碱等高能耗高污染条件，降低环境污染治理成本；此外，光诱导细胞裂解技术可有效地避免了化学诱导剂诱导细胞裂解技术对细胞培养的不利影响，解除对基因诱导表达时空条件的限制，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及一种利用光控细胞裂解的方法。

背景技术

因为基因工程技术开发的许多产品在细胞内生成，不容易跨越细胞膜和细胞壁进入培养液中，所以分离纯化这些产品之前往往需要裂解细胞。传统的生产工艺中，人们需要通过较苛刻的物理或化学手段(如高温、强碱等)破坏细胞壁，从而获得目的产物。然而，这些细胞破裂的方法存在诸多弊端，不仅会降低产品的稳定性，而且对设备、场地、人员、能耗和废弃物治理等方面要求较高。因此，市场迫切需要一种较温和的细胞裂解的方法，从而降低细胞内生成的产品的生产成本以及相应的废弃物治理成本。

自然环境中，病毒(噬菌体)可以高效地降解细胞。这往往和病毒表达的裂解酶相关。例如，大肠杆菌λ噬菌体表达的裂解酶Lysin可以十分迅速地裂解大肠杆菌细胞。因此，通过克隆裂解酶的编码基因并在合适的条件下诱导其表达，将可实现细胞的高效裂解。其中，选择合适的基因诱导条件是制约该细胞裂解工艺生产的关键。

目前，调控基因表达的诱导剂主要为小分子化合物(如：异丙基硫代半乳糖苷、阿拉伯糖、木糖等)。然而，通过化学诱导剂诱导微生物细胞裂解的方法给现有生产工艺带来了较大挑战。因为诱导细胞裂解需要在细胞完成目的产物表达或合成之后进行，所以诱导剂的进料时间需严格控制；细胞培养装置中残留的化学诱导剂将可能导致后续生产中细胞在生长过程中裂解，从而对目的产物的产量造成难以预计的影响。此外，化学诱导剂的价格相对较高，进一步增加了相应的生产成本。

光在自然环境中十分容易获取，相对于传统的化学诱导剂而言，光作为基因表达调控的诱导剂不仅成本低廉，而且还能够实现时空上的精确调控，因此利用光作为诱导剂来调控裂解基因的表达可以解决生产工艺中化学诱导剂带来的诸多问题。本发明利用光控系统调控细胞裂解，其顺利实施将不仅大幅降低传统工艺中细胞裂解的生产成本和环境治理成本，而且避免了化学诱导剂诱导细胞裂解技术对现有生产工艺带来的潜在影响，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明目的是提供一种利用光控制细胞裂解的方法，利用全基因合成技术和基因工程技术建立了一套光控基因表达系统，该光控基因表达系统与裂解基因相连形成一套光控细胞裂解系统，成功应用该光控系统裂解细胞。该发明在基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等领域具有广阔的应用价值。

本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种光控基因表达系统，所述光控基因表达系统是由yf1基因、fixj基因和egfp基因组成，所述yf1基因采用BBa_J23100启动子(SEQ ID NO.2所示)，所述egfp基因采用P’_FixK2启动子(SEQ ID NO.4所示)，并在fixj基因和egfp基因后分别添加BBa_B0015转录终止子(SEQ ID NO.3所示)。

进一步，所述光控基因表达系统核苷酸序列为SEQ ID NO.5所示。

本发明还提供一种所述光控基因表达系统在细胞可控培养中的应用，所述应用是将细胞裂解基因与光控基因表达系统共同导入宿主菌，在37℃进行细胞培养，若光诱导培养，则实现细胞生长；若避光培养，则实现细胞裂解。

进一步，所述细胞裂解基因为lys基因(SEQ ID NO.6所示)。