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光合蓝藻可在生物技术中用作环境可持续的细胞工厂，将二氧化碳转化为多种生物化学物质。然而，缺乏可用于精确和动态控制基因表达的分子工具，阻碍了代谢工程，并导致产品滴度低。光遗传学工具能够以高可调性和可逆性实现光调节的基因表达控制。到目前为止，它们在蓝藻中的应用有限，物种之间的可转移性仍不清楚。在本研究中，我们在聚球藻 PCC 7002 中表达了蓝光抑制的 YF1/FixJ 和绿/红光响应的 CcaS/CcaR 系统，并使用 GFP 荧光测定和 qRT-PCR 表征了它们的性能。非蓝藻来源的 YF1/FixJ 系统表现出较差的性能，最大动态范围为 1.5 倍，尽管采取了几个步骤来改进这一点。相比之下，源自蓝藻 Synechocystis sp. PCC 6803 的 CcaS/CcaR 系统对光波长和强度反应良好，在绿光照射 30 分钟后观察到蛋白质荧光输出增加 6 倍。监测 GFP 转录水平使我们能够量化转录激活和失活的动力学，并测试多个绿光/红光和光/暗循环对系统性能的影响。最后，我们通过对 pCpcG2 输出启动子进行有针对性的遗传修饰，提高了绿光下 CcaS/CcaR 系统的活性。本研究详细描述了 Synechococcus sp. PCC 7002 中 CcaS/CcaR 系统的行为，并强调了跨物种转移光遗传学工具的复杂性。
蓝藻聚球藻 PCC 7002 中基因表达的光遗传学控制
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