图1。 乳酸菌代谢低聚果糖的基本途径

研究表明，乳酸杆菌的FOS代谢由宿主葡萄糖代谢控制，与FOS代谢相关的基因簇在蔗糖或FOS的存在下共转录[9]，但是葡萄糖会抑制其转录和表达。对于乳酸菌代谢调控进行的研究表明，这些基因簇一方面由底物介导的转录阻遏蛋白调节，比如在缺乏诱导物（FOS）时，这些基因不能够转录，因为阻遏蛋白是以活性状态结合在操纵基因（Operator）上的；在FOS存在的时候，阻遏物与其结合，变成失活的状态，并离开操纵基因，接着启动子开始转录。另一个方面，由于葡萄糖的存在，葡萄糖通过PTS转运，会造成大量果糖1，6-二磷酸的产生，它会使磷酸转移蛋白（HPr）蛋白在46位上的丝氨酸磷酸化加快，而磷酸化的HPr蛋白是辅助阻遏物和代谢控制蛋白A（Catabolite control protein A，CcpA）一起与位于转录起点的代谢反应元件（Catabolite response element，Cre）结合起来抑制这个操纵子的转录[10]。

1。4代谢调控因子的预测

研究结果显示，如果体系中同时存在葡萄糖和FOS时，ST-III就会优先利用葡萄糖；等到耗尽了葡萄糖后，ST-III才开始利用FOS。这个现象阐明了葡萄糖效应在上述过程中的体现，即葡萄糖的存在会抑制使用FOS相关基因的表达，直到利用完葡萄糖，FOS的酶才开始由相关基因表达显现，因此出现一段延滞期之后，才开始分解FOS。根据文献的报道，全局调控和局部调控的双重阻遏效应常常会作用于乳酸菌的糖代谢过程。全局调控通常会由一种容易使宿主所利用的糖（例如葡萄糖）所诱导的蛋白与Cre位点的结合来体现[11]，位于启动子区域或其下游的Cre位点同蛋白结合从而阻遏该结构基因的转录。局部调控就是，局部阻遏蛋白在没有诱导物（例如FOS）的存在时，和操作基因相结合从而让结构基因不能正常转录；诱导物存在的时候，阻遏物和它相结合，阻遏物就从操纵基因上脱离，由启动子和操作基因使得RNA聚合酶能够正常转录。SacR2就起着局部调控的作用。

为了探索不同乳酸菌代谢FOS 的途径，本课题研究人员在前期研究中以植物乳杆菌为研究对象，利用转录组学技术和基因敲除手段研究了植物乳杆菌利用FOS的代谢通路。研究发现一个大小为7。5 kb（sacPTS1 基因簇）的基因簇都参与到了植物乳杆菌对于FOS 的代谢过程（图2）。FOS 就是由SacPTS1的PTS 系统转运进胞内之后，胞内的果糖苷酶（SacA）把它水解成单糖[12]。在上述的sacPTS1基因簇里，发现了有一个基因SacR2编码GalR-LacI家族类型的调控阻遏蛋白。此基因的结构域里，N 端有典型的GalR-LacI家族同DNA相结合的HTH结构（IPR000843），C端则有同糖相结合的保守域（IPR028082）。相应的是，在基因簇中发现了潜在的Cre位点和专一性的操纵基因。对sacPTS1基因簇来说，在sacA和sacPTS1的启动子区域各发现一个操纵基因位点，在sacK基因的启动子区域则发现了一个Cre位点。以上结果表明，ST-III对FOS的利用应该是受到了双重阻遏效应，然而它的详细机制任然需要深入的研究。

图 2。 植物乳杆菌ST-III代谢FOS相关基因簇代谢控制元件（Cre）

和操作基因位点预测

1。5大肠杆菌作为表达宿主的优点

遗传学、微生物学的分子克隆和分子生物学以及产生大量重组蛋白的生物化学和结构生物学的研究中都在广泛的运用大肠杆菌（Escherichia coli，E．coli）。[13]作为表达载体首先必须要满足克隆载体的基本要求，就是能够把外源基因运载到大肠杆菌细胞内。把表达元件增加到基本骨架的基础上，就能够构成表达载体。它表达元件的差异造成了各类表达载体不同的地方。下列原因使大肠杆菌成为了应用最为广泛、高效表达的首选体系：