［本站讯］近日，ray电竞官网国家糖工程技术研究中心王倩教授课题组在基因表达翻译水平精准调控方面取得新进展，相关研究成果以“Engineered suppressor tRNAs enable precise translational control of genetic circuits inE. coli”为题发表于国际期刊Nucleic Acids Research（五年IF=17.6）。糖中心研究生王晓彤为第一作者，王倩教授、杭州师范大学教授王志国为共同通讯作者，ray电竞官网为第一作者单位和通讯单位。

图 抑制tRNA介导的翻译调控平台整体设计思路

在合成生物学中，精准调控基因表达是构建高效细胞工厂的关键问题之一。目前，转录水平和转录后水平的调控工具已较为丰富，但翻译水平的直接调控手段仍然稀缺，这限制了遗传电路的精细优化与代谢通路的精准平衡。

针对这一挑战，研究团队以大肠杆菌天然tRNA为起点，将其反密码子改造为CUA以通读琥珀终止密码子（UAG），系统构建了20种常见氨基酸对应的抑制子tRNA（sup-tRNA）文库，并揭示了通读效率的关键规律：原始反密码子与CUA仅相差一个核苷酸的tRNA（如Ser、Tyr、Trp、Gln来源）改造后通读效率较高（>45%）。基于此规则，团队筛选出supD、supT和supC三个高性能变体，建立了翻译水平的精准调控平台。通过优化sup-tRNA种类、拷贝数及靶点数量，最优组合（2supC-2TAG）将LacI生物传感器背景泄漏降低77%以上，动态范围从6.67倍提升至28.68倍，提升4.3倍。该策略在MG1655、BW25113、DH5α、Nissle1917、BL21五种常见大肠杆菌菌株中均有效，动态范围达11.60–20.62倍，且不影响细胞生长。

在代谢工程应用中，研究团队将生长阶段依赖的翻译调控策略应用于N-乙酰神经氨酸（NeuAc）合成路径优化。NeuAc前体PEP同时是细胞生长的关键代谢节点，直接敲除消耗PEP的丙酮酸激酶（pykF、pykA）会导致生长缺陷。团队使用生长阶段特异性启动子驱动supD，同时在基因组pykF/pykA起始密码子后插入TAG终止密码子，实现了生长初期PEP用于细胞增殖、稳定期PEP转向NeuAc合成的自动代谢切换。最优菌株DN5-F1A3的NeuAc产量从5.33 g/L提升至8.82 g/L，提高66%且不影响细胞生长。

本研究首次在大肠杆菌中系统建立了基于工程化抑制tRNA的翻译水平精准调控平台，明确了设计规则与高效通读规律，并在生物传感器和代谢工程中验证了其应用价值。该“翻译调控开关”无需改造启动子或RBS，即可实现基因表达的动态调节，为合成生物学提供了一种全新的基因表达调控维度，有望在复杂代谢路径优化与智能细胞工厂构建中发挥重要作用。

该项研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及微生物改造技术全国重点实验室的资助。