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 鏈霉菌是抗菌藥物、農(nóng)藥、抗癌藥物和免疫抑制劑等具有生物活性的微生物次級代謝產(chǎn)物的一個重要來源，但令人沮喪的是，利用傳統(tǒng)的高通量篩選方法和單菌多產(chǎn)物（one strain many compounds）策略發(fā)現(xiàn)新藥物的難度越來越大。鏈霉菌基因組的破譯展示給我們大量未被解析的基因簇，預(yù)示著新的生物活性物質(zhì)的存在。盡管鏈霉菌的基因組比釀酒酵母小得多，卻具有更多的ORF，大部分用于調(diào)控基因簇的轉(zhuǎn)錄和翻譯。然而由于鏈霉菌絲狀生長的特性使其基因表達(dá)調(diào)控難以設(shè)計、定量和預(yù)測，成為合成生物學(xué)在該領(lǐng)域發(fā)展的一個巨大的技術(shù)瓶頸。
zui近，一項發(fā)表在《美國*院報》上的研究結(jié)果為我們解決了上述難題。來自*微生物所的婁春波研究員和張立新研究員的研究團(tuán)隊合作建立了一個基于流式細(xì)胞儀和綠色熒光蛋白sfGFP的單細(xì)胞定量方法，用于鑒定鏈霉菌中的調(diào)控元件。
他們首先在鏈霉菌基因組中引入強啟動子表達(dá)的sfGFP基因，然后利用溶菌酶制備原生質(zhì)體。由于制備原生質(zhì)體過程中保持原生質(zhì)體滲透壓的蔗糖緩沖液會損壞流式細(xì)胞儀，他們使用了另一種緩沖液替代了蔗糖緩沖液，同時使用碘化丙啶（propidium iodide ，PI）染色區(qū)分死細(xì)胞，然后利用共焦激光掃描熒光電子顯微鏡掃描。利用該方法，他們對200個天然的或合成的啟動子和200個RBS進(jìn)行高通量表征。另外又利用絕緣子RiboJ消除了啟動子和RBS之間的干涉，提高了這些調(diào)控元件的模塊性。利用這些調(diào)控元件，他們以一種可預(yù)測的方式成功地激活并提高了阿維鏈霉菌（Streptomyces avermitilis）中的沉默基因簇番茄紅素的表達(dá)。他們的研究提供了一個定量測量方法以及通用的模塊化調(diào)控元件，促進(jìn)了鏈霉菌中基因簇功能優(yōu)化和藥物發(fā)現(xiàn)過程。