重构枯草芽孢杆菌群体感应系统 ComQXPA 实现伊枯草菌素（iturin）产量动态调控，开辟生物活性分子调控新路径

为提升伊枯草菌素产量，研究人员对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）群体感应（QS）系统 ComQXPA 进行重构研究。结果显示，特定启动子改造及相关酶下调使伊枯草菌素产量显著提升，还产生新物质。该研究为调控其他生物活性分子提供有效途径。

　　信息素 ComX 是枯草芽孢杆菌群体感应（QS）系统的关键元件，它能以细胞密度依赖的方式激活表面活性素启动子（P_srf），进而启动表面活性素的合成。在本研究中，研究人员以产脂肽伊枯草菌素的单产亲本菌株枯草芽孢杆菌 1A751 WR-itu为对象，用组成型启动子 P₄₃、群体感应启动子 P_srf和突变的群体感应启动子 P_M?srf，替换了该菌株伊枯草菌素的天然启动子 P_itu ，构建出动态调控系统，以此提高伊枯草菌素的产量。高效液相色谱（HPLC）分析表明，携带 P_M?srf启动子的菌株伊枯草菌素产量显著提高，达到 409.33±16.77mg?L^?1，是亲本菌株的 2.15 倍。通过超高效液相色谱 - 高分辨电喷雾电离串联质谱（UPLC-HRESI-MS/MS）和气相色谱 - 质谱联用仪（GC-MS）进一步鉴定发现，该菌株能够产生四种新的 C₁₀-C₁₃伊枯草菌素。此外，利用 CRISPR 干扰（CRISPRi）系统下调 ComX 降解酶 AprE 或 NprE 的表达后，伊枯草菌素产量分别提高到 526.46±18.43mg?L^?1和 416.99±17.02mg?L^?1。有趣的是，同时下调 AprE 和 NprE 时，伊枯草菌素产量进一步提高到 579.85±19.83mg?L^?1，是亲本菌株的 3.05 倍。重构的枯草芽孢杆菌 ComQXPA 群体感应系统，结合对 AprE 和 NprE 的抑制作用，能够动态上调和下调伊枯草菌素操纵子的表达，为调控其他生物活性分子提供了一条有效途径。