乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘要：乳酸乳球菌是乳酸菌在異源表達(dá)蛋白方面的應(yīng)用與研究中的一種重要模式菌，由于其公認(rèn)的安全性、益生特性、無包涵體和內(nèi)毒素、易于表面顯示和細(xì)胞外分泌使其成為蛋白異源表達(dá)的理想宿主。由于乳酸乳球菌刺激黏膜免疫的特性，其在遞呈病毒、細(xì)菌抗原等方面得到了廣泛應(yīng)用。闡述了乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)的相關(guān)研究進(jìn)展，著重介紹了乳酸乳球菌表達(dá)異源蛋白的分泌和錨定策略，并總結(jié)了對(duì)乳酸乳球菌作為細(xì)胞工廠在食品、醫(yī)藥，特別是抗原呈遞方面的應(yīng)用，最后對(duì)乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)未來的研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：乳酸乳球菌；表達(dá)系統(tǒng)；異源蛋白；分泌表達(dá)；表面展示

doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0244

中圖分類號(hào)：Q78

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008?0864（2025）01?0025?10

乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）是一類能利用糖發(fā)酵產(chǎn)乳酸的革蘭氏陽性菌的統(tǒng)稱，形態(tài)上主要以球菌和桿菌的形式出現(xiàn)[1]。其中，乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）是乳酸菌的模式菌株，被美國食品和藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）認(rèn)證為“一般認(rèn)為安全（generally recognizedas safe，GRAS）”[2]，乳酸乳球菌是繼大腸桿菌、酵母、枯草芽孢桿菌之后備受關(guān)注的異源蛋白表達(dá)宿主菌[3]，常應(yīng)用于食品發(fā)酵、藥物生產(chǎn)等方面。

乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)表達(dá)了來源于細(xì)菌、真核生物和病毒的多種外源蛋白。相較于大腸桿菌，乳酸乳球菌更容易將蛋白分泌到細(xì)胞外環(huán)境。乳酸乳球菌的另一優(yōu)勢為其僅有1種胞外蛋白酶HrtA（high-temperature requirement）[4]，外源蛋白不容易被降解，利于蛋白質(zhì)的下游加工。因此，利用乳酸乳球菌作為細(xì)胞工廠來生產(chǎn)異源蛋白越來越受到重視，尤其是在生產(chǎn)藥品、食品級(jí)蛋白質(zhì)、抗原和細(xì)胞因子等方面[5]。

高效的表達(dá)系統(tǒng)是宿主能夠表達(dá)外源蛋白的關(guān)鍵因素，本文主要介紹了乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)，同時(shí)介紹了乳酸乳球菌表達(dá)異源蛋白的分泌和錨定策略，并對(duì)乳酸乳球菌在食品、藥品和疫苗等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，最后對(duì)乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行展望。

1 乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)

乳酸乳球菌在異源蛋白生產(chǎn)方面應(yīng)用廣泛，高效穩(wěn)定的表達(dá)系統(tǒng)是乳酸乳球菌表達(dá)外源蛋白的關(guān)鍵因素之一，表達(dá)系統(tǒng)包括幾個(gè)關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)元件，如啟動(dòng)子、終止子、信號(hào)肽等。啟動(dòng)子調(diào)節(jié)基因的表達(dá)時(shí)間和表達(dá)水平，可分為組成型啟動(dòng)子和誘導(dǎo)型啟動(dòng)子，適宜啟動(dòng)子的選擇由幾個(gè)因素決定，包括與宿主菌株的兼容性、期望的表達(dá)模式以及轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的性質(zhì)[6?7]?；?種啟動(dòng)子，目前乳酸乳球菌已經(jīng)開發(fā)了多種組成型和誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)。

1.1 組成型表達(dá)系統(tǒng)

組成型啟動(dòng)子是一類可以穩(wěn)定表達(dá)的啟動(dòng)子，它允許其相關(guān)基因的持續(xù)、穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄，無特定信號(hào)或誘導(dǎo)因子即可持續(xù)表達(dá)，無時(shí)空特異性。管家基因是一類長時(shí)間處于轉(zhuǎn)錄活躍狀態(tài)的基因，在細(xì)胞的各個(gè)階段均能持續(xù)表達(dá)且受環(huán)境影響較小，是組成型啟動(dòng)子的良好候選，比如乳酸菌的核糖體RNA，其啟動(dòng)子被證實(shí)為良好的組成型啟動(dòng)子[8]，除此之外，延伸因子的啟動(dòng)子也是組成型啟動(dòng)子的候選之一，比如來自乳酸乳球菌IL1403的Ptuf啟動(dòng)子[9]。目前，在乳酸乳球菌中已經(jīng)鑒定出幾種組成型的啟動(dòng)子，如P23、P32、P59等，被用于乳酸乳球菌表達(dá)外源基因（表1）。

一般來說，強(qiáng)組成型表達(dá)系統(tǒng)可以獲得更高水平的外源蛋白，它可以在大規(guī)模發(fā)酵中穩(wěn)定生產(chǎn)高水平的蛋白質(zhì)，不需要添加額外的誘導(dǎo)化合物，避免了額外成本，但是目前的組成型表達(dá)系統(tǒng)相對(duì)于誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)來說強(qiáng)度不高[20]，所以篩選出更高效的組成型啟動(dòng)子也是目前研究的熱點(diǎn)。

1.2 誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)

誘導(dǎo)型啟動(dòng)子會(huì)受到細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境信號(hào)調(diào)控，通過添加誘導(dǎo)劑或者改變環(huán)境可以控制誘導(dǎo)型啟動(dòng)子在細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，誘導(dǎo)啟動(dòng)子主要由兩部分組成，即啟動(dòng)子和相關(guān)的調(diào)控基因，使用誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)必須保證調(diào)控基因能夠在對(duì)應(yīng)細(xì)胞中表達(dá)，這樣誘導(dǎo)啟動(dòng)子才能在細(xì)胞中正常發(fā)揮功能。

迄今為止最成功的乳酸乳球菌誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng)是由乳酸鏈球菌素（nisin）誘導(dǎo)的受控基因表達(dá)系統(tǒng)（nisin controlled gene expression system，NICE）[21]。nisin 是一種由34 個(gè)氨基酸組成的短肽，是研究最廣泛的細(xì)菌素，它源于一些乳酸乳桿菌菌株中發(fā)現(xiàn)的乳鏈菌肽生物合成操縱子（nisABTCIPRKFEG），nisin 通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)誘導(dǎo)其自身的生物合成。其中，NisK 作為nisin分子的受體，NisK 在細(xì)胞表面感知到nisin的信號(hào)后，將信號(hào)繼續(xù)傳遞給細(xì)胞內(nèi)的反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白NisR使其磷酸化，從而啟動(dòng)基因簇上的啟動(dòng)子PnisA和PnisF下游基因的轉(zhuǎn)錄。NICE系統(tǒng)配合使用的宿主菌株是乳酸乳球菌NZ9000，由不產(chǎn)nisin的MG1363菌株改造而來，其基因組中插入了nisR 和nisK 基因，當(dāng)環(huán)境中存在亞抑制量的nisin （0.1～5.0 ng·mL-1）時(shí)，即可啟動(dòng)PnisA啟動(dòng)子下游的目的基因轉(zhuǎn)錄。

NICE系統(tǒng)具有以下3種優(yōu)點(diǎn)：①系統(tǒng)成熟、操作簡單；②蛋白表達(dá)嚴(yán)格受控，可表達(dá)毒性蛋白；③蛋白表達(dá)量高。但應(yīng)注意的是，nisin本身價(jià)格昂貴，且在后續(xù)蛋白生產(chǎn)過程中需要進(jìn)行提純[22]。

除此之外，還有多種誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)被篩選出來，如P（Zn）zitR 啟動(dòng)子和zitR 調(diào)節(jié)基因體系，當(dāng)環(huán)境中鋅含量豐富時(shí)而ZitR 抑制因子會(huì)與P（Zn）zitR 結(jié)合抑制其轉(zhuǎn)錄，而當(dāng)環(huán)境中缺少鋅時(shí)ZitR會(huì)失活，使得P（Zn）zitR 可以與RNA聚合酶結(jié)合啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）可以減少環(huán)境中的鋅，當(dāng)培養(yǎng)基中添加EDTA 時(shí)，環(huán)境中的Zn 減少導(dǎo)致ZitR 失活，從而誘導(dǎo)P（Zn）zitR 下游基因的表達(dá)[23]。P170表達(dá)系統(tǒng)是一類壓力誘導(dǎo)型表達(dá)系統(tǒng)，由誘導(dǎo)型啟動(dòng)子P170 控制，該啟動(dòng)子負(fù)責(zé)未知功能基因orfX 的轉(zhuǎn)錄，細(xì)菌生長至穩(wěn)定期時(shí)，環(huán)境pH 6.0～6.5條件下可誘導(dǎo)下游目的基因的轉(zhuǎn)錄。由于乳酸乳球菌在生長過程中本身會(huì)生產(chǎn)乳酸導(dǎo)致環(huán)境pH降低，所以與需要添加誘導(dǎo)劑的誘導(dǎo)表達(dá)系統(tǒng)相比，P170表達(dá)系統(tǒng)通過乳酸菌代謝產(chǎn)生的乳酸來實(shí)現(xiàn)下游基因的表達(dá)，利于蛋白生產(chǎn)后的純化，已經(jīng)利用該表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)多種蛋白質(zhì)24?25]。除了通過添加誘導(dǎo)劑來激活的誘導(dǎo)啟動(dòng)子之外，有些誘導(dǎo)啟動(dòng)子是通過環(huán)境脅迫來使下游基因表達(dá)，如由壓力調(diào)節(jié)的表達(dá)系統(tǒng)SICE（stress-inducible controllexpression），通過此系統(tǒng)在2種不同的人類病理學(xué)小鼠模型中驗(yàn)證了SICE系統(tǒng)在體內(nèi)的功能[26]。

1.3 分泌型表達(dá)

根據(jù)目的蛋白的定位可以將乳酸乳球菌表達(dá)外源蛋白的形式分為3種：胞質(zhì)內(nèi)表達(dá)、分泌表達(dá)和錨定表達(dá)。與胞質(zhì)內(nèi)表達(dá)蛋白相比，將蛋白分泌到細(xì)胞外更受青睞，分泌表達(dá)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)培養(yǎng)并簡化后續(xù)純化步驟。當(dāng)使用乳酸乳球菌作為人類或動(dòng)物消化道中的蛋白質(zhì)遞送載體時(shí)，分泌型表達(dá)有利于蛋白質(zhì)（如酶或抗原）與其靶標(biāo)（底物或免疫系統(tǒng)）之間的相互作用[5]。乳酸乳球菌具有單層細(xì)胞壁，可以直接將蛋白分泌到細(xì)胞外環(huán)境[27]，利于純化蛋白。乳酸乳球菌僅具有1種細(xì)胞外管家蛋白酶HrtA，降低了分泌的異源蛋白被降解的幾率[4， 28]。

乳酸乳球菌的蛋白分泌過程與其他革蘭氏陽性菌類似，先合成蛋白質(zhì)前體，它包含目的蛋白部分及其N端的信號(hào)肽。前體蛋白被宿主的分泌機(jī)制識(shí)別隨后通過Sec（secretion）機(jī)制易位[29]。該過程中信號(hào)肽被切割，成熟蛋白在細(xì)胞外釋放[5]。在乳酸乳球菌中，主要分泌的蛋白是Usp45，其功能尚不清楚。然而，乳酸乳球菌Usp45的信號(hào)肽是迄今為止用于乳酸乳球菌分泌系統(tǒng)最成功的信號(hào)肽，有研究通過一系列突變對(duì)其進(jìn)行改造，使其分泌效率進(jìn)一步提高51%[30]。Baradaran等[31]從戊糖片球菌中分離到一種新的信號(hào)肽SPK1，它能夠分泌與乳酸乳球菌中的Usp45信號(hào)肽效率相當(dāng)?shù)漠愒吹鞍?。?dāng)SPK1分泌β-環(huán)糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶時(shí)，盡管它的分泌效率高于USP45，但總蛋白量卻低于USP45[32]，說明信號(hào)肽不僅對(duì)外源蛋白的分泌有復(fù)雜的影響，而且對(duì)總蛋白質(zhì)產(chǎn)量也有影響。與枯草芽孢桿菌相比，乳酸乳球菌的分泌能力仍較低[33]?？莶菅挎邨U菌每升培養(yǎng)物可分泌產(chǎn)生25 g蛋白質(zhì)[34?35]，然而乳酸乳球菌的產(chǎn)量卻遠(yuǎn)低于該數(shù)值[33， 36?37]，有研究通過優(yōu)化葡萄球菌核酸酶在MG1363中的生產(chǎn)條件，達(dá)到了210 mg·L-1的產(chǎn)率[38]。雖然沒有系統(tǒng)地比較枯草芽孢桿菌和乳酸乳球菌中相同蛋白質(zhì)的分泌動(dòng)力學(xué)和最終生產(chǎn)水平，但生產(chǎn)力的明顯差異可能歸因于多種因素。首先，枯草芽孢桿菌可以生長到比乳酸乳球菌高得多的細(xì)胞密度。此外，由于乳酸的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致乳酸乳球菌的培養(yǎng)基pH持續(xù)降低，可能對(duì)菌的生長有所限制。所以在蛋白產(chǎn)量優(yōu)化方面，乳酸乳球菌需進(jìn)一步提升。

1.4 細(xì)胞壁錨定表達(dá)

革蘭氏陽性菌單層的細(xì)胞膜和較厚的細(xì)胞壁使得它們適合在細(xì)胞表面展示蛋白質(zhì)。在細(xì)菌細(xì)胞壁上展示蛋白質(zhì)可以使細(xì)菌充當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的載體，特別是抗原的載體，并幫助所展示的蛋白質(zhì)與目標(biāo)環(huán)境相互作用。目前，在乳酸菌中共發(fā)現(xiàn)了5種不同類型的錨定方式：跨膜結(jié)構(gòu)域錨定、脂蛋白錨定、LPXTG型錨定、AcmA重復(fù)序列錨定和表面蛋白錨定[39]。

在乳酸乳球菌中，最常用的錨定方式是LPXTG（Leu-Pro-X-Thr-Gly）型錨定，該錨定機(jī)制依賴于分選酶的活性，通過分選酶定位到五肽基序（LPXTG）上并切割目標(biāo)蛋白的分選信號(hào)，促進(jìn)目標(biāo)蛋白共價(jià)錨定到細(xì)胞壁上[40?41]。除此之外，另一種常用的錨定策略是使用AcmA重復(fù)序列非共價(jià)結(jié)合到細(xì)胞表面，AcmA 是乳酸乳球菌MG1363的主要自溶蛋白，是一種由N端活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)域和C端肽聚糖結(jié)合結(jié)構(gòu)域組成的蛋白[42]。使用AcmA重復(fù)序列的非共價(jià)錨定已被證明跨表面顯示外源蛋白，即外源蛋白的表達(dá)和錨定是分開的，表達(dá)細(xì)胞表達(dá)融合蛋白，將預(yù)處理的乳酸乳球菌細(xì)胞與融合蛋白結(jié)合；在錨定細(xì)胞中，融合蛋白包含的錨定域?qū)⒌鞍族^定到乳酸乳球菌表面，使用這種方法可以在非乳球菌宿主（如大腸桿菌）中表達(dá)異源蛋白，只需將純化的外源蛋白混合到乳酸乳球菌細(xì)胞培養(yǎng)物中，就可以純化并非共價(jià)地結(jié)合到乳酸乳球菌細(xì)胞壁上[43]。這使得乳酸乳球菌細(xì)胞可以攜帶外源蛋白而無需經(jīng)過基因改造，這種方法也被新城疫病毒血凝素-神經(jīng)氨酸酶（hemagglutinin-neuraminidase，HN）蛋白用于特異性靶向乳腺癌細(xì)胞[44]。此外，需要翻譯后修飾的真核生物蛋白也可以在真核宿主中表達(dá)，并錨定在乳酸乳球菌細(xì)胞壁上[45]。該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，乳酸乳球菌細(xì)胞只是所顯示蛋白質(zhì)的載體，而不是生產(chǎn)蛋白質(zhì)的工廠，因此可能需要多次添加在乳酸乳球菌細(xì)胞上顯示的蛋白質(zhì)。

2 乳酸乳球菌作為細(xì)胞工廠的應(yīng)用

乳酸乳球菌作為細(xì)胞工廠一般都需要用含有1個(gè)（或多個(gè)）目標(biāo)基因的質(zhì)粒進(jìn)行轉(zhuǎn)化，該基因可能編碼參與代謝物（如乳酸、乙醇、維生素）產(chǎn)生的蛋白質(zhì)或酶。此外，乳酸乳球菌可用于活粘膜疫苗接種，作為將蛋白質(zhì)或代謝物輸送到粘膜表面的活載體。

2.1 藥物和食品級(jí)蛋白質(zhì)的生產(chǎn)

乳酸乳球菌作為蛋白質(zhì)生產(chǎn)工廠的一大優(yōu)勢就是其優(yōu)秀的分泌表達(dá)系統(tǒng)[5]，與大腸桿菌不同，大腸桿菌最常用的生產(chǎn)策略是細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，因此導(dǎo)致下游純化過程更加繁瑣。此外，與大腸桿菌不同，乳酸乳球菌不含高免疫原性脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），從而使生產(chǎn)過程更簡潔、安全[22]。乳酸乳球菌只有1種主要分泌蛋白Usp45，它分泌到培養(yǎng)基中，簡化了下游純化過程，并且只有1種胞外蛋白酶HtrA[22]。乳酸乳球菌中已經(jīng)成功生產(chǎn)了幾種異源蛋白和藥物，例如細(xì)菌抗原、真核抗原和病毒抗原、白細(xì)胞介素、過敏原、毒力因子、細(xì)菌素和酶（表2）[5]。

2.2 疫苗生產(chǎn)

乳酸乳球菌除了在蛋白生產(chǎn)方面的應(yīng)用之外，另一重要的應(yīng)用就是抗原的生產(chǎn)工廠，將其作為口服疫苗使用。乳酸乳球菌作為疫苗載體有以下優(yōu)勢：一是乳酸乳球菌能夠誘導(dǎo)黏膜免疫和全身免疫，二是具有佐劑特性，三是與傳統(tǒng)減毒活疫苗如沙門氏菌和分枝桿菌相比安全風(fēng)險(xiǎn)更低[61]。

使用乳酸乳球菌攜帶表達(dá)抗原基因的原核表達(dá)載體，可以將抗原遞送到宿主粘膜（如鼻腔、口腔或胃腸道）。抗原可以以3 種不同方式呈遞：①細(xì)胞質(zhì)，需要細(xì)菌裂解來釋放抗原并傳遞到靶細(xì)胞，但具有保護(hù)抗原不被宿主粘膜降解的優(yōu)點(diǎn)；②分泌到宿主粘膜，抗原直接與粘膜上皮細(xì)胞等靶細(xì)胞接觸；③表面展示抗原，抗原被錨定在細(xì)胞膜上，可以保護(hù)抗原不被蛋白水解降解[62]。

乳酸乳球菌能夠以比大腸桿菌和釀酒酵母高得多的比例表達(dá)膜錨定的異源蛋白，乳酸乳球菌膜錨定蛋白占總膜蛋白的5.0%～6.0%，大腸桿菌和釀酒酵母膜錨定蛋白分別占總膜蛋白的1.0%～1.5%和0.5%[63]。Mao等[64]比較了乳酸乳球菌分泌蛋白和錨定蛋白的穩(wěn)定性，研究中在蛋白質(zhì)N端加入了Usp45信號(hào)肽序列用于蛋白分泌，之后在蛋白質(zhì)C 端添加了AcmA 重復(fù)序列用于蛋白錨定，發(fā)現(xiàn)乳酸乳球菌表面顯示蛋白比分泌蛋白更穩(wěn)定，具有更高的生物活性。Ma等[65]用乳酸乳球菌以細(xì)胞質(zhì)內(nèi)、分泌和表面錨定3種方式表達(dá)雞柔嫩艾美耳球蟲（Eimeria tenella） 3-1E蛋白發(fā)現(xiàn)，表面錨定的蛋白質(zhì)可以最大程度地保護(hù)雞免疫E. tenella 感染，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)錨定表達(dá)的蛋白可以更有效的引發(fā)免疫反應(yīng)。有研究還比較了細(xì)胞質(zhì)蛋白和分泌蛋白的產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)分泌蛋白的產(chǎn)量高于細(xì)胞質(zhì)產(chǎn)量[5]。Ribeiro等[66]使用pWV01和pAMβ1質(zhì)粒在乳酸乳球菌中表達(dá)流產(chǎn)布魯氏菌抗原L7/L12，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)時(shí)，最大產(chǎn)量達(dá)到0.5 mg·L-1，而分泌的產(chǎn)量卻可以達(dá)到3.0 mg·L-1。總之，將蛋白質(zhì)分泌到胞外，可以提高蛋白質(zhì)產(chǎn)量，同時(shí)將蛋白質(zhì)錨定在細(xì)胞表面可增加其穩(wěn)定性和免疫反應(yīng)生物活性。使用乳酸乳球菌進(jìn)行抗原生產(chǎn)的研究總結(jié)如表3所示。

3 展望

近年來，乳酸乳球菌被用來生產(chǎn)異源蛋白，主要集中在食品和醫(yī)藥等行業(yè)。盡管乳酸乳球菌擁有生物安全性的特點(diǎn)，但相較于傳統(tǒng)的大腸桿菌和酵母等表達(dá)系統(tǒng)，乳酸乳球菌在異源表達(dá)蛋白方面的研究處于起步階段，同時(shí)在表達(dá)外源基因時(shí)，還會(huì)受到密碼子偏好性的影響，在表達(dá)如鏈球菌、屎腸球菌、乳桿菌的基因時(shí)問題較小，當(dāng)表達(dá)其他來源的外源基因時(shí)，密碼子優(yōu)化可能是改善乳酸乳球菌蛋白表達(dá)的一般必要條件[81]。同時(shí)，在蛋白產(chǎn)量方面，與需氧生長的枯草芽孢桿菌相比，乳酸乳球菌分泌的蛋白產(chǎn)量仍較低。

在進(jìn)一步發(fā)展和完善乳酸乳球菌的表達(dá)系統(tǒng)時(shí)，可以從啟動(dòng)子方面入手。在理論方面對(duì)于乳酸乳球菌σ因子、核糖體結(jié)合位點(diǎn)、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的研究尚淺，解釋啟動(dòng)子信號(hào)的工作機(jī)制有助于理解乳酸乳球菌轉(zhuǎn)錄過程和建立乳酸乳球菌的模型，篩選出乳酸乳球菌的轉(zhuǎn)錄因子也可以更好地理解它的轉(zhuǎn)錄機(jī)制以及如何調(diào)控基因的表達(dá)。在序列內(nèi)在邏輯方面，深度學(xué)習(xí)方法具有強(qiáng)大的模式提取能力，可以更好地理解啟動(dòng)子序列的內(nèi)在邏輯，同時(shí)有助于建立精準(zhǔn)的啟動(dòng)子強(qiáng)度預(yù)測工具，篩選或合成強(qiáng)度更高或者更適宜應(yīng)用的啟動(dòng)子。在實(shí)際應(yīng)用方面，高效可控的強(qiáng)啟動(dòng)子，一直是工業(yè)生產(chǎn)所需求的，但同時(shí)也應(yīng)注意成本，NICE系統(tǒng)作為目前應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，存在著nisin本身價(jià)格高且蛋白生產(chǎn)中需要下游提純的問題。因此，為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的高需求，應(yīng)開發(fā)新的更加便利節(jié)約的啟動(dòng)子系統(tǒng)，或者對(duì)啟動(dòng)子進(jìn)行精準(zhǔn)改造，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)的解析，進(jìn)行針對(duì)性的改造，達(dá)到最佳的表達(dá)效果。

盡管關(guān)于乳酸乳球菌獲得性抗生素耐藥性的研究有限，乳酸乳球菌也被公認(rèn)為是安全的食品級(jí)微生物，但隨著研究人員開發(fā)、構(gòu)建了許多以抗生素抗性基因作為篩選標(biāo)記的乳酸乳球菌表達(dá)載體，這些應(yīng)用很容易導(dǎo)致抗性基因轉(zhuǎn)移到環(huán)境中，導(dǎo)致產(chǎn)生耐藥菌等生物安全問題。因此，研究和開發(fā)乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意設(shè)計(jì)載體所用的篩選標(biāo)記，以保證產(chǎn)品的生物安全性。

乳酸乳球菌已經(jīng)從一種食用細(xì)菌發(fā)展成為了一種微生物細(xì)胞工廠，用于生產(chǎn)有潛在生物經(jīng)濟(jì)價(jià)值的工業(yè)產(chǎn)品，特別是在醫(yī)療領(lǐng)域。盡管目前乳酸乳球菌表達(dá)體系還存在局限性，但依然還有很大的改進(jìn)空間。隨著對(duì)乳酸乳球菌相關(guān)研究的深入，會(huì)獲得更多的成熟高效的乳酸乳球菌表達(dá)系統(tǒng)，這無論是對(duì)理論研究還是實(shí)際應(yīng)用都有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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