在嗜热甲烷杆菌 Methanothermobacter thermautotrophicus ΔH 中建立荧光激活与吸收位移标签作为荧光报告蛋白

嗜热产甲烷古菌 Methanothermobacter thermautotrophicus ΔH 是氢营养型产甲烷作用的模式微生物，也是代谢工程领域中新兴的平台宿主。尽管其遗传可操作性近年来取得了进展，现有分子工具箱仍缺乏适用于厌氧和嗜热条件的荧光报告蛋白。在本研究中，我们在 M. thermautotrophicus 中建立了荧光激活与吸收位移标签（FAST）作为报告蛋白。我们利用已建立的遗传工具表达了经密码子优化的 FAST 变体，并针对两种温度和三种荧光原进行了性能评估。我们证明了 FAST 在 M. thermautotrophicus 中具有功能，但表现出温度依赖性不稳定性，且在 60°C 时较 50°C 更为明显。在所测试的荧光原中，TFLime 和 TFAmber 产生了相当的荧光强度，而 TFCoral 的荧光强度则显著较低。利用 FAST 的部分热不稳定性，我们表征了多个启动子的动态表达谱，结果揭示了依赖于生长阶段的调控模式。我们的研究结果对若干启动子组成型表达的既有假设提出了挑战。值得注意的是，我们鉴定出与产甲烷作用和能量转换型氢化酶相关启动子具有不同的表达模式。我们的结果确立了 FAST 作为嗜热产甲烷古菌中一种多用途荧光报告蛋白的地位，并为 M. thermautotrophicus 中的启动子调控提供了新的见解。本研究扩展了该微生物的遗传工具箱，并为古菌细胞生物学和生物技术的深入研究奠定了基础。

嗜热产甲烷古菌 Methanothermobacter thermautotrophicus ΔH 是氢营养型产甲烷作用的模式微生物，也是代谢工程中一个新兴的平台宿主。尽管近年来其遗传可操作性取得了进展，但现有分子工具箱仍缺乏适用于厌氧和嗜热条件的荧光报告蛋白。在本研究中，我们在 M. thermautotrophicus 中建立了荧光激活与吸收位移标签（FAST）作为报告蛋白。我们利用既有遗传工具表达了经密码子优化的 FAST 变体，并在两种温度和三种荧光原条件下评估了其性能。我们证明了 FAST 在 M. thermautotrophicus 中具有功能，但表现出温度依赖性不稳定性，且在 60°C 时较 50°C 更为显著。在所测试的荧光原中，TFLime 和 TFAmber 产生了相当的荧光强度，而 TFCoral 的荧光强度则显著较低。

利用 FAST 的部分热不稳定性，我们表征了若干启动子的动态表达谱，结果揭示了依赖于生长阶段的调控模式。我们的发现挑战了此前关于若干启动子组成型表达的假设。值得注意的是，我们鉴定出与产甲烷作用和能量转换型氢化酶相关启动子具有不同的表达模式。我们的结果确立了 FAST 作为嗜热产甲烷古菌多用途荧光报告蛋白的地位，并为 M. thermautotrophicus 中的启动子调控提供了新的见解。本研究拓展了该微生物的遗传工具箱，并为古菌细胞生物学与生物技术的深入研究奠定了基础。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728764v1?rss=1

🏷️ 产甲烷古菌 荧光报告蛋白 FAST标签 启动子调控 嗜热厌氧微生物 遗传工具开发