《PNAS 》：北大团队探索了一种新的病毒衍生的多蛋白策略
2018年7月30日，北京大学生命科学学院王忆平教授研究团队在PNAS发表题为“Polyprotein strategy for stoichiometric assembly of nitrogen fixation components for synthetic biology”的文章。
该文章探索了一种“融合 - 切割”病毒衍生的多蛋白策略，以减少基因数量并实现固氮酶生物合成和活性所需的蛋白质组分的平衡表达，提供了一种从基于操纵子的系统到基于多蛋白的组装的有效翻译方法，该组装具有在真核生物中复杂的固氮酶系统的便携和化学计量表达的潜力。
维持大量基因产物平衡表达的要求是谷类作物固氮工程面临的重大挑战，需要重复的组合装配循环以优化单顺反子基因表达。在这项研究中，我们探索了一种“融合 - 切割”病毒衍生的多蛋白策略，以减少基因数量并实现固氮酶生物合成和活性所需的蛋白质组分的平衡表达。在基于表达谱，切割模式和活性测试和重组组装后，14个必需基因被选择性地组装成5个能够在二氮上生长的巨基因。该策略具有潜在的优势，不仅用于将固氮转移到植物中，而且用于工程化的具有深奥农艺和生态重要性的其他复杂系统。
复杂生物系统（CBS）的重新设计是合成生物学应用的重要目标。已经努力通过用重排的多顺反子和合成调节电路重构大量基因来简化CBS。在此，利用源自RNA病毒的翻译后蛋白质剪接策略来最小化经典固氮酶系统的基因数量，其中表达化学计量学特别重要。来自Klebsiella oxytoca的基于操纵子的nif基因通过将基因融合在一起或通过表达随后用烟草蚀纹病毒蛋白酶切割的多蛋白重新分组成巨基因。
在基于蛋白质表达水平和对剩余C-末端ENLYFQ-尾部的耐受性的几轮选择之后，仅具有五个巨基因的系统显示出最佳的固氮酶活性并支持大肠杆菌的重氮营养生长。该研究提供了一种从基于操纵子的系统到基于多蛋白的组装的有效翻译方法，该组装具有在真核生物中复杂的固氮酶系统的便携和化学计量表达的潜力。
来源：iNature
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