半乳糖诱导（GAL）系统包括GAL启动子及其调控网络，是酿酒酵母中应用最广泛的诱导系统。GAL启动子需要被转录激活因子GAL4激活，而GAL4的表达和活性受到GAL80和Snf1信号通路的调节。GAL系统的调控相当严格，在葡萄糖的存在下受到强烈抑制，而在半乳糖的存在下，它们的激活强度大大增加。为了不在发酵中不断补加半乳糖，一般都会敲除了该调控系统的Gal80（在缺乏半乳糖的情况下，转录抑制因子GAL80p通过与GAL4p结合来抑制GAL基因的表达），使Snf1成为唯一控制器。在葡萄糖存在时，通过Snf1信号途径抑制GAL4基因的转录，从而抑制pGAL的启动，此时菌体主要进行生长；当葡萄糖消耗完后，pGAL启动子开始表达，可以进行目标产物的大量生产。

半乳糖诱导调控系统

最近，中科院先进院罗小舟团队在ACS Synthetic Biology发表了题为“Engineering an Efficient Expression Using Heterologous GAL Promoters and Transcriptional Activators in Saccharomyces cerevisiae”的文章。

这篇文章主要的研究内容包括：

1. 表征了不同梯度强度启动子驱动GAL4p的过表达对不同GAL启动子的激活作用。其中由PHHF1驱动过表达内源Gal4p，可使内源PGAL1和外源PSkGAL2的活性分别提高131.20%和72.45%。

2. 鉴定了来自不同生物的8种转录激活因子，其中大多数都表现出与ScGal4p一致的功能。与表达ScGal4p相比，KlLac9p（来源于乳酸克鲁维酵母）进一步提高了PScGAL1和PSkGAL2的活性，分别提高了41.56%和100.63%，并且能够逃避Gal80p的抑制。

3. 利用优化后的GAL调控系统使酿酒酵母β-胡萝卜素产量提高了9倍。

利用KlLac9p提高PScGAL1和PSkGAL2的转录活性

不同的GAL调控系统生产β-胡萝卜素（发酵24h）

GAL调控系统在工业菌株中有广泛的应用，从文章结果来看，应用异源的GAL调控系统可以对大大提高GAL启动子的强度，进而提高产量。然而，该数据使用的是24h的发酵液，此时酿酒酵母才将葡萄糖消耗完，开始进行目标产物的积累，一般酿酒酵母的发酵周期在5天左右，对于24h后的转录强度还有待考察。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.3c00243

作者：羽言风