【科研动态】华中科技大学生命学院刘智教授团队揭示细菌基因远程调控系统研究进展

　　

细菌基因表达调控在机制研究和实际应用中都至关重要。传统方法依赖化学诱导剂（如异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）、L-阿拉伯糖、L-鼠李糖、四环素等）控制特异性启动子，往往具有固有的局限性，包括时空特异性差、不可逆激活、有限的信号正交性和潜在的细胞毒性，这限制了其在复杂生物系统中的应用。光遗传学、电遗传学、声遗传学、磁遗传学系统等新型细菌基因远程调控手段有效地克服了化学诱导剂的固有局限，为扩大细菌在尖端生物技术中的应用场景开辟了新途径。

2026年1月2日，华中科技大学生命学院刘智教授团队在top期刊《Chemical Engineering Journal》在线发表题为“Remote control of bacterial gene expression: Optogenetics, electrogenetics, sonogenetics and magnetogenetics”的学术论文。

该文章来源于本科生课程“代谢生理与代谢工程”中的内容总结。文章从光遗传学、电遗传学、声遗传学和磁遗传学4个方面对细菌基因表达调控系统进行了综述。首先总结了4个遗传调控系统的组分与调控机制：光遗传系统利用光敏蛋白对光信号作出反应，电遗传系统利用氧化还原敏感蛋白对电子信号作出反应，而声遗传和磁遗传系统分别利用聚焦超声和交变磁场的热效应来调节温敏转录调节因子。随后介绍了光、电、声、磁遗传调控工程细菌在药物递送、基因编辑、代谢工程、生物基材料合成和生物数据存储方面的应用场景。最后对细菌光、电、声、磁遗传系统的优缺点进行比较总结，并探讨了未来的发展方向。

 

细菌光、电、声、磁遗传系统的调控机制

 

细菌光、电、声、磁遗传系统的应用

 

华中科技大学生命学院刘智教授为本文通讯作者。华中科技大学生命学院硕士研究生蒋友莉、莫子昊为共同第一作者。华中科技大学生命学院为第一完成单位。

该研究得到了国家重点研发计划(2024YFA0918500)、湖北省自然科学基金(2025AFD249)、云南省重大科技专项(202402AA310011)的支持。