[发明专利]一种转录调控因子LysG的突变体及其应用

说明书

本公开属于基因工程与分子生物学领域，涉及一种转录调控因子LysG的突变体、多核苷酸、核酸构建体、重组表达载体、重组宿主细胞、生物传感器及用途，调控目标基因表达的方法、生产碱性氨基酸的方法、碱性氨基酸高产菌株和碱性氨基酸合成相关蛋白或蛋白编码基因的筛选方法。本公开中转录调控因子LysG的突变体，为转录调控因子LysG对Linker Helix区突变后的突变体，突变体具有提高的对碱性氨基酸诱导响应的强度，能够实现对碱性氨基酸高产菌株及与碱性氨基酸合成相关的蛋白或其编码基因的高灵敏度检测，对于碱性氨基酸高产菌株和合成途径相关蛋白的高通量筛选以及碱性氨基酸高产菌株构建中关键酶的表达调控具有重要意义。

技术领域

本公开属于基因工程与分子生物学领域，具体涉及一种转录调控因子LysG的突变体、编码突变体的多核苷酸、核酸构建体、重组表达载体、重组宿主细胞、生物传感器及用途，调控目标基因表达的方法、生产碱性氨基酸的方法、碱性氨基酸高产菌株和碱性氨基酸合成相关蛋白的筛选方法。

背景技术

LysR家族转录调控因子(LysR-type transcriptional regulators，LLTRs)广泛分布于微生物的各种属中，其调控的基因功能多样，涉及合成代谢、群体感应、毒力等方面^[1]。随着生物信息学和蛋白质结构学的发展，越来越多LysR型转录调控因子被发现。目前为止，LysR家族转录调控因子已经成为原核生物中最大的一类转录因子家族。

谷氨酸棒杆菌中鉴定的LysG属于典型的LysR家族转录调控因子，N端存在与DNA结合的Helix-turn-helix motif(HTH)，C端存在与效应物结合的区域(Effector bindingdomain，EBD)，中间通过柔性Linker Helix连接^[2]。转录调控因子LysG可以响应胞内三种碱性氨基酸(赖氨酸、精氨酸和组氨酸)，通过调控lysE启动子进而激活下游转运蛋白LysE的表达，以此来维持胞内碱性氨基酸的平衡^[3]。

由于转录调控因子的传感特性，目前基于转录调控因子的生物传感器已经广泛用于胞内小分子代谢物浓度的检测以及小分子代谢物高产菌株的高通量筛选，例如氨基酸高产菌株及其合成途径关键酶的高通量筛选^[3-5]。然而，基于天然转录调控因子的生物传感器往往对小分子的响应强度较低，难以应用到高产菌株的高通量筛选中。因此，如何改造天然转录调控因子，优化生物传感器的响应强度，是目前亟需解决的重要问题。

转录调控因子LysG能够通过lysE启动子调控下游靶基因——氨基酸转运蛋白的表达^[6]，其响应碱性氨基酸产生转录调控作用对于提高响应元件的调控性能具有重要意义。然而，野生型LysG对三种碱性氨基酸响应的强度较低，对下游氨基酸转运蛋白及其他蛋白的转录激活作用有限，无法用于更大范围的基因表达调控。

引用文献：

[1]Maddocks,S.E.and Oyston,P.C.F.(2008)Structure and function of theLysR-type transcriptional regulator(LTTR)family proteins.Microbiology,154,3609-3623.

[2]Della Corte,D.,van Beek,H.L.,Syberg,F.,Schallmey,M.,Tobola,F.,Cormann,K.U.,Schlicker,C.,Baumann,P.T.,Krumbach,K.,Sokolowsky,S.et al.(2020)Engineering and application of a biosensor with focused ligandspecificity.Nat.Commun.,11,4851.