在原核生物中，功能相关的基因大多以操纵子的形式成簇排列，并通过多顺反子转录本实现协同表达。这种多顺反子机制不仅有助于原核生物对复杂生物过程的精确调控，也发展成为一种原核生物特有且高效的基因表达技术手段。然而，随着真核生物进化出依赖mRNA5'端帽结构的翻译起始机制，操纵子结构及多顺反子表达能力丧失，导致常规的多顺反子表达策略难以在真核生物中应用。因此，主流观点认为真核生物已不再具备多顺反子表达能力，但真核生物进化过程中时有发生的原核多顺反子水平转移事件暗示，多顺反子的表达可以被“快速”激活并发挥功能，进而使其在真核宿主中得以保留，并经历向单顺反子结构的演化。所以，真核生物是否仍然具备多顺反子表达能力，以及如何实现多顺反子水平转移至真核受体后的快速激活，是一类重要的科学问题。

中国科学院天津工业生物技术研究所李志超研究员带领团队对此科学问题开展了探索性研究。研究发现真核生物酵母具备类似原核生物的多顺反子转录本表达能力，该能力是由一种从未报道的翻译重新启动机制（80S-REI）介导。正常条件下，多顺反子表达能力处于隐藏状态，但在某些胁迫条件下，能够被快速激活。这一发现颠覆了人们对真核表达系统的传统认知，也为原核生物多顺反子水平转移至真核受体后的快速激活提供了分子机制支撑。

真核生物克服原核生物多顺反子障碍的机制示意图

基于这一创新发现及其分子机制，团队开发了真核生物多顺反子表达能力的快速无痕激活技术，并利用操纵子表达形式成功实现植物源次级代谢通路关键酶的协同调控，驱动目标产物的高效合成，进一步扩展了真核生物基因表达工具库，使酿酒酵母这一经典真核模式微生物在基础研究和工业应用中更具价值。

期刊封面设计图

该研究工作得到国家重点研发计划、天津市合成生物技术创新能力提升行动和中央本级重大增减支项目的支持，相关研究发表在Nucleic acids research期刊，并应编辑邀请绘制杂志封面。中国科学院天津工业生物技术研究所博士生孙宜文为该论文的第一作者，李志超研究员为通讯作者。德国科学院院士、美国科学院外籍院士、德国马普分子植物生理学研究所所长Ralph Bock教授参与了文章撰写，天津工业生物技术研究所刘宽庆研究员为该研究提供了宝贵意见。