我國(guó)科學(xué)家利用工程微生物開(kāi)展生態(tài)環(huán)境修復(fù)

生態(tài)環(huán)境治理已經(jīng)成為全球面臨的重大問(wèn)題。高度穩(wěn)定的重金屬離子可以通過(guò)食物鏈逐漸富集，最終對(duì)全球糧食安全和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。微生物處理重金屬具有成本低，效率高的優(yōu)勢(shì)，但自然微生物無(wú)法滿足快速修復(fù)的需求。隨著合成生物學(xué)的興起和技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過(guò)設(shè)計(jì)基因線路來(lái)控制生物體的行為，使轉(zhuǎn)基因微生物的環(huán)境可控釋放成為可能。

近日，中科院微生物所采用汞離子生物治理為例，設(shè)計(jì)了重金屬修復(fù)的智能自調(diào)控基因線路。該基因線路可以感知環(huán)境重金屬汞離子濃度的變化，自動(dòng)啟動(dòng)重金屬吸附、菌體回收和自殺模塊基因的程序化表達(dá)，過(guò)程中無(wú)需任何外源誘導(dǎo)劑和人工干預(yù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于《Environmental Microbiology》雜志，論文標(biāo)題為“Mercury Bioremediation by Engineered Pseudomonas putida KT2440 with Adaptationally Optimized Biosecurity Circuit”。

研究團(tuán)隊(duì)將菌株投入含有汞離子的水體中后，細(xì)菌轉(zhuǎn)錄因子（MerR，Mercuric-responsive transcriptional regulator）被汞離子從啟動(dòng)子上解離下來(lái)，啟動(dòng)子（PmerT）啟動(dòng)重金屬吸附蛋白和四環(huán)素阻遏蛋白（TetR）的表達(dá)。在處理后期，重金屬離子隨著細(xì)胞被富集回收，水體的重金屬離子濃度將持續(xù)降低。當(dāng)環(huán)境及細(xì)胞內(nèi)汞離子濃度下降到低于啟動(dòng)子響應(yīng)的閾值后，殘留在水體中的工程菌株中PmerT啟動(dòng)子將無(wú)法繼續(xù)啟動(dòng)TetR蛋白基因的表達(dá)。PLtetO啟動(dòng)子將自動(dòng)啟動(dòng)防逃逸元件（致死蛋白）的表達(dá)，水體殘留或逃逸到無(wú)污染環(huán)境中的工程微生物將無(wú)法存活，從而實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全。

該研究為利用微生物開(kāi)展生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供了借鑒，也為假單胞菌合成生物學(xué)研究提供了一批優(yōu)良的元件。

原文鏈接：https://doi.org/10.1111/1462-2920.16038