于慧敏，郑煜堃，杜岩，王苗苗，梁有向

（清华大学化学工程系，教育部工业生物催化重点实验室，北京 100084）

近年来，致力于对生物学元器件进行标准化设计构建，使其未来可以在新型人工生物系统中进行常规重复使用的合成生物学研究在全球范围内方兴未艾［1-2］。利用合成生物学理论与工具，对生物体尤其是微生物及其相关蛋白（酶）、基因元件与线路等，进行目标明确的设计、重组改造乃至重新合成，对于解决我国与国计民生相关的生物医药、材料、环境、能源等重大问题，实现绿色制造和可持续发展、实现大健康战略具有重要的理论意义和实践价值。

在合成生物学研究中，基因的精细表达调控是决定研究进程的关键因素；而对于原核微生物，影响基因表达水平的最重要因素则是决定RNA 聚合酶（RNA polymerase，RNAP）转录机器识别效率的基因启动子序列。不同种属微生物中的不同启动子序列决定了下游基因的表达强度及表达模式（组成型、诱导型），因此成为驱动基因表达、调控基因线路、赋能微生物功能、获得高产酶与高性能细胞工厂的合成生物学核心元件［3］。通过启动子工程策略对微生物启动子特征及功能、全新的基因诱导表达模式进行发掘与进化改造，使其响应不同的物理、化学信号，实现精细、动态、按需调控目标基因（群）表达，已经成为目前合成生物学的研究热点。

1 启动子识别与基因转录调控的一般规律

启动子是一段位于目标基因转录区上游、能够与RNA 聚合酶结合从而实现转录起始的DNA 序列。……