合成生物学旨在系统地设计和构建能够用于解决能源、环境和健康问题的新型生物系统,将这些生物系统组合在细菌中,通过控制细菌行为达到生产、医疗甚至抗肿瘤治疗等目的。本研究敲除铜绿假单胞菌PAO1基因组中pelF、pslA-B、pscF、fabV基因,构建四重基因突变菌株PAO1?4,以此为底盘生物,在其体内构建表达元件以及自裂解系统(细胞主动裂解机制:在菌株PAO1?4染色体中融合P_PA2069-prtN元件;细胞被动裂解机制:敲除菌株PAO1?4基因组中Pf4丝状噬菌体的完整编码基因簇),从而构建铜绿假单胞菌工程菌,作为定向投放蛋白的微生物工具。为了评价工程菌中构建的生物系统能否工作,本研究在其表达元件中表达胞外多糖水解酶PelA和PslG,构建了工程菌PAO1102。其工作原理为:在工程菌PAO1102生长时,在过表达系统作用下,大量表达并积累胞外多糖水解酶PelA和PslG;工程菌生长在稳定生长时期,当细胞密度达到阈值时,铜绿假单胞菌群体感应系统开始启动PA2069启动子表达溶菌素激活蛋白PrtN,PrtN激活细胞产生裂解蛋白而诱导工程菌裂解,使过表达的胞外多糖水解酶大量释放到胞外,经酶解反应破坏生物被膜的骨架成分Pel和Psl型胞外多糖,从而破坏铜绿假单胞菌的生物被膜;此外,当工程菌接触到生物被膜或者环境中的Pf4丝状噬菌体时,Pf4丝状噬菌体会侵染并裂解工程菌,从而释放过表达的胞外多糖水解酶PelA和PslG发挥功能,破坏铜绿假单胞菌生物被膜。最后通过工程菌PAO1102对铜绿假单胞菌PAO1生物被膜的破坏实验、抑制形成实验以及抗生素耐药性实验,检验其对铜绿假单胞菌生物被膜的破坏和预防效果,结果显示:与对照组相比,工程菌PAO1102可以将已经形成的生物被膜破坏47.3%;将铜绿假单胞菌PAO1生物被膜形成能力抑制52.8%;以及经PAO1102处理后,铜绿假单胞菌PAO1生物被膜中的细胞对妥布霉素的敏感性大大提高,这些结果差异均达到显著水平。这些结果表明本研究所构建的工程菌可以作为一种微生物工具,用于定向投放蛋白。在后续的研究中可根据不同的需求,在工程菌中表达不同的目的蛋白并实现功能蛋白的定向投放,从而执行不同的生物学功能。