[发明专利]一种含有低温和QS双重诱导型启动子的表达载体及其应用

说明书

本发明公开了一种含有低温和QS双重诱导型启动子的表达载体及其应用，一种含有低温和QS双重诱导型启动子的表达载体，所述启动子的碱基序列如序列表SEQ ID NO.1所示。本发明所述的表达载体能够在低温和信号分子诱导下启动低细胞密度的宿主细胞表达大量外源目的蛋白。本发明提供的低温和QS双重诱导型启动子，使蛋白表达可控化，不仅可以应用于食品、医学等领域相关蛋白的生产，还为研究特定蛋白的生物学功能提供新方法。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及一种含有低温和QS双重诱导型启动子的表达载体及其应用。

技术背景

启动子(Promoters)是位于结构基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA进行准确结合并具有转录起始的特异性，控制基因表达的起始时间和表达强度。启动子一般是含有顺式作用元件的一段DNA序列，其在基因的表达调控中起着关键作用：决定下游基因转录的特异性、方向和效率。此外，启动子在构建能够高水平表达异源表达载体的过程中起到关键作用，它决定了外源基因表达的时空顺序、表达强度、转录效率和基因的表达水平。所以，研究启动子的功能对于基因表达调控机制和日渐成熟的基因工程具有非常重要的科学意义。

通过对多种基因启动子区的分析发现，绝大多数功能蛋白基因的启动子都具有共同的结构模式，一般由启动子核心元件和上游元件组成。比如在某些植物功能启动子中，位于转录起始位点上游-20～-30bp处的TATAbox为启动子的核心元件，是富含有AT的保守序列区，与DNA(脱氧核糖核酸)双链的解链有关，并决定转录起始点的选择，是绝大多数植物启动子正确表达所必需的。TATA box上游的保守序列称为启动子上游元件，包括-75bp处的CAAT box和-80～-110bp附近的GC box等一般上游启动子元件及其他特殊的上游元件，如茉莉酸类物质应答元件(JRE)、乙烯响应元件(ERE)等元件(张春晓,王文棋,蒋湘宁,等.植物基因启动子研究进展[J].遗传学报,2004,31(12):1455-1464；路静,赵华燕,何奕昆,等.高等植物启动子及其应用研究进展[J].自然科学进展,2004,8:002.)。其中，CAAT box是比较保守的序列，与RNA(核糖核酸)聚合酶的识别和结合有关，对基因转录具有较强的激活作用。只要具有了这些保守的结构框，那么就可以具有响应的启动下游基因表达的功能。

诱导型启动子(Inducible Promoter)是指在某些特定的物理或化学信号的刺激下，可以显著地提高基因的转录水平。目前，针对诱导性启动子的研究虽然有一些涉及，但是还不是非常成熟，在一些物种和微生物中的相关研究也不是非常多，仍有进一步开发的空间。

低温诱导型(Low-Temperature-Inducible)启动子，是指在低温刺激下，可以大幅度提高基因转录水平的一种启动子。低温表达体系能大大降低蛋白包涵体的形成，还能够显著提高异源蛋白的稳定性，尤其是一些热敏蛋白。群体感应(Quorum Sensing)是细菌细胞间信息传递的普遍机制，细菌通过合成、分泌信号分子(又称自诱导分子)来控制整个细菌群体行为，当信号分子浓度随着细菌群体密度达到一定阈值时，即可启动某些特定基因的大量表达，以调节细菌群体适应功能。现有技术中已经有从丁香假单胞菌MB03中克隆得到了冰核基因inaQ启动子，通过转录活性进行相对定量分析,通过分别在16℃和28℃培养条件下其生长阶段的基因转录活性水平的比较,结果显示该启动子在16℃培养下冰核基因的转录水平明显高于丁香假单胞菌的正常培养温度28℃下的水平,在对数生长中后期前者是后者的将近两倍,而到稳定期中期则达到接近6倍,并且在16℃下有利于冰核基因的持续转录表达(孟姗，丁香假单胞菌MB03冰核蛋白基因低温依赖型启动子转录活性的研究)，这充分的体现了低温启动子具有较好的低温表达的优势。