大肠杆菌具有表达量高、生长周期短、操作简单、遗传稳定性强、成本低等优点，是目前应用最广泛的重组蛋白表达宿主。然而，如何实现胞内产物的自动释放，以简化纯化程序、提高生产效率是目前亟待解决的问题。

  有鉴于此，团队将来源于假交替单胞菌的YasI/YasR型群体感应系统引入大肠杆菌，设计并构建了群体感应介导的细菌自裂解系统（QS-BA系统），将其应用于胞内重组蛋白的释放。在QS-BA系统中，YasI合成的群体感应信号分子C8-HSL随着细胞密度的增加而积累，进而激活信号分子受体蛋白YasR， YasR/C8-HSL复合物通过识别yasI启动子激活裂解酶E的表达，实现细胞自裂解（图1）。通过关键元件yasI启动子和YasR蛋白的突变和组合优化，可以实现细胞裂解密度范围的拓宽和个性化定制（图2）。通过超氧化物歧化酶和β-半乳糖苷酶的发酵生产，证明所优化的QS-BA系统的应用普适性（图3）。

  最终，团队成功开发了一种群体感应介导的细菌自裂解系统（QS-BA系统），实现了大肠杆菌胞内重组蛋白的自主且持续性裂解释放，为重组蛋白高效生产提供了一个环保、经济、高效、灵活的自裂解平台。该平台有望用于环境微生物的自限自毁，也可用于工业微生物的自动化连续发酵。

图1 大肠杆菌QS-BA系统的设计与构建

图2 大肠杆菌QS-BA系统的优化

图3 大肠杆菌QS-BA系统的应用普适性评价

  相关研究成果以“Development of a Quorum Sensing-Mediated Bacterial Autolytic System in Escherichia coli for Automatic Release of Intracellular Products”为题，于2024年6月发表于合成生物学权威期刊《ACS Synthetic Biology》。我校青年教师宋晓菲为论文第一作者，余志良教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目（2021YFA0909500）、国家自然科学基金（32370112和32201247）、浙江省自然科学基金（LY20C010002和LQ22C050004）的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acssynbio.4c00084