唐玮，李键，陈军，杨晟

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所 中国科学院合成生物学重点实验室，上海 200032

通过优化启动子调节基因转录水平，疏通限速步骤，可达到提高目标产物产量的目的[1-2]。但是利用强启动子并不一定有效，因为一些目的基因的表达产物或中间代谢产物可能对菌体有毒性，从而抑制菌体生长[3-4]，例如有研究表明在大肠杆菌中过表达编码磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的基因pck会给菌体生长带来负担[5]；并且因为大多数的生物过程都是由多个基因相互影响的，很难通过调控一个基因得到最优化的途径。利用不同强度的启动子与不同基因的组合表达可以获得性状最优的组合[6]。大肠杆菌是常用的异源表达宿主[7]，已有前人通过易错PCR获得了不同强度的启动子可用于途径优化，Alper和Braatsch等人构建了一系列不同强度的组成型启动子，其中 Alper系列包括强启动子 Alper PLTetO1和弱启动子Alper BB等，Alper PLTetO1的启动子强度是Alper BB的两倍[8]，Braatsch系列包括强启动子Braatsch 20和弱启动子Braatsch 10等，Braatsch 20的启动子强度是Braatsch 10的两倍[9]，可以利用这些不同强度的启动子与途径中不同的基因进行组合，通过检测产物获得最优化的菌株。

传统工业上利用丙酮丁醇梭菌生产丁醇[10-11]，近年来通过大肠杆菌异源合成丁醇成为研究热点[12-13]。丁醇合成途径中相关的有编码硫解酶的thlA基因、bcs-operon以及醛/醇脱氢酶基因adhE1和adhE2。其中的bcs-operon由基因crt、bcd、etfAB、hbd组成，分别编码巴豆酸酶、丁酰辅酶 A脱氢酶，负责电子转移的黄素蛋白亚基，β-羟-丁酰辅酶A脱氢酶。……