东京农工大学改造源自蓝绿藻的光传感器蛋白质

   东京农工大学2016年11月24日宣布，通过对源自蓝绿藻的光传感器蛋白质实施改造，成功开发出了以红色光诱导基因表达的“人工光传感器”。近年来，在生物能源相关物质及医药品的生产等领域，使用生物的“生物工艺”变得愈发重要，可利用光合作用生产多种物质的蓝绿藻的能力备受关注。

   东京农工大学改造源自蓝绿藻的光传感器蛋白质　　　　以前研究小组成功开发出了通过照射绿色光来控制蓝绿藻基因表达的新型系统。该系统由感知绿色光的传感器蛋白质、从传感器蛋白质接受信号后激活的转录因子，以及被激活后的转录因子激活的启动子构成。　　　　传感器蛋白质由接受光的传感器部分、转录因子激酶，以及连接两者的线圈状连接键部分构成。传感器部分接受绿色光后其构造会发生变化，引发连接键扭曲，这时传感器与酶会形成特定位置关系，随后酶被激活，从而使转录因子激活。虽然在红色光下酶不会被激活，但连接键长且柔软，因此位置关系摇摆不定，所以其控制并不严密。　　　　此次研究小组通过调节连接键部分的线圈长度，调整了传感器与酶的位置关系，尝试由此使传感器蛋白质对光的响应及控制严密化。试制的人工光传感器与通常情况相反，是在红色光下使酶激活。估计此次是因为传感器与酶的位置关系与通常情况相反，才使酶对红色光产生了反应。另外，接合键变短后位置摇摆的情况减少，使酶活性的激活和失活能够更利落地切换。　　　　此次研究成果以利用DNA重组技术设计、创造具有全新功能的生物这一“合成生物学”理念为基础。通过将此次获得成功的、使利用光的基因表达控制功能发生改变的技术应用到蓝绿藻等可生产有用物质的微生物中，有望使具有高功能的新型生物工艺的开发得到迅速推进。　　　　此次研究项目是日本科学技术振兴机构（JST）推进的战略性创造研究推进事业团队型研究（CREAT）的一部分，相关研究成果已于2016年11月24日（英国时间）刊登在英国科学期刊《科学报告》（Scientific Reports）的在线版上。