合成生物學聚焦于各種生命系統工程化和模塊化再造，并已經在能源、醫藥等領域取得了一些顯著性成果。絲狀微生物（真菌及放線菌等）是次級代謝產物的主要來源，約有90%的已知抗生素由這類微生物產生，其中三分之二以上是由以鏈霉菌為代表的放線菌產生的。原核的鏈霉菌基因組比真核的酵母菌還要大，基因還要多，其中三分之二的基因參與調控過程。然而由于鏈霉菌絲狀生長的特性使其基因表達調控難以精確設計、定量和預測，成為合成生物學在該領域發展的一個巨大的技術瓶頸。由中國科學院微生物研究所研究員張立新擔任首席科學家的“973”項目“合成微生物體系的適配性研究”正是試圖解決這一科學問題，提升對鏈霉菌生命規律的認識層次，實現對鏈霉菌生命過程的定量預測、精準化設計、標準化合成與精確調控。
最近，微生物所婁春波課題組和張立新課題組合作首次針對鏈霉菌生物元件建立了基于流式細胞儀和報告基因（sfGFP）的單細胞精確定量方法。該方法優化了原生質體制備方案，替換了對流式細胞儀有損害的蔗糖緩沖體系，同時結合PI染色以分離出死細胞個體，解決了絲狀微生物生長形態分化和程序性死亡不利于定量的缺陷，從而提高了測量精度。在高通量地刻畫了覆蓋范圍足夠大的啟動子和RBS等調控元件后，又成功地利用RiboJ絕緣子在鏈霉菌中消除了啟動子和RBS的干涉效應，提高了這些元件模塊化性能。這些調控元件模塊也被成功地應用于激活阿維鏈霉菌中沉默基因簇番茄紅素的表達，并通過可預測地替換調控元件大大提高了番茄紅素的產量和效率，達到工業生產的要求。該研究工作為應用合成生物學理念改造絲狀微生物次級代謝產物及激活沉默基因簇奠定了重要基礎。
上述研究結果于9月14號發表在Proceedings of the National Academy of Sciences USA上。張立新課題組白超弦及婁春波課題組博士生張洋、助理研究員趙學金為論文的共同第一作者。研究員張立新和婁春波為通訊作者，其他作者還有胡逸靈、向四海和苗靳。該研究得到了“973”項目和國家自然科學基金項目的資助。
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