เมื่อเร็วๆนี้มีการใช้ไซยาโนแบคทีเรียหรือสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียวเป็นเจ้าบ้านในการสร้าง โปรตีนต่างๆเช่นโปรตีนฆ่าลูกน้ำยุงของ Bacillus thuringiensis subsp. israelensis และ Bacillus sphaericus เพื่อใช้ควบคุมประชากรลูกน้ำยุง สร้างฮอร์โมนเร่งการเจริญเติบโตของปลาเซลมอน (salmone growth hormone) เป็นต้น อย่างไรก็ตามระดับการแสดงออกของยีนเหล่านี้ในไซยาโน แบคทีเรียยังอยู่ระดับต่ำกว่าใน E. coli วิธีหนึ่งที่จะเพิ่มระดับการแสดงออกของยีนก็โดยการใช้ endogenous strong promote อย่างไรก็ตามความรู้เกี่ยวกับลักษณะของโปรโมเตอร์ของไซยาโน แบคทีเรียมีอยู่น้อยมาก ในโครงการวิจัยนี้จึงใช้ Synechococcus PCC7942 เป็น model system เพื่อที่จะศึกษาคุณ ลักษณะโปรโมเตอร์ของไซยาโนแบคทีเรีย ได้สร้าง promoter-probe shuttle vector ชื่อ pKG ซึ่งมียีน promoterless ?-glucuronidase (GUS) จาก E. coli เพื่อใช้เป็นยีนรายงาน (reporter gene)ในการ แยกชิ้นดีเอ็นเอโปรโมเตอร์โดย transcriptional gene fusion กับยีน GUS จาก transformant จำนวน 640 clones มี 2.3% และ 3.9% ที่มีระดับ GUS activity สูงและต่ำตามลำดับ มี clone เพียง 10% ที่มี GUS activity ใน E. coli ด้วย ชิ้นดีเอ็นเอโปรโมเตอร์ E3, E4, D13 และ D21 สามารถทำงานได้ทั้งใน E. coli และ Synechococcus ส่วน E8, E10 และ E14 สามารถทำงานใน Synechococcus แต่ไม่ทำงานใน E. coli E3 ทำงานในเซลล์ Synechococcus ได้ดีกว่าโปรโมเตอร์ ?PR ในขณะที่ E10 และ E14 ทำงาน ได้ในระดับที่ใกล้เคียงกับโปรโมเตอร์ ?PR ความเข้มของแสงมีผลกระทบต่อการแสดงออกของ E10 ได้วิเคราะห์หาจุดตั้งต้นของ transcript ของ D13, D21, E14 และ E3 พบว่าจุดตั้งต้นของ major transcript ของ D13 ใน Synechococcus อยู่ในบริเวณเดียวกันกับใน E. coli และพบ inferred –10 (TAAACT) และ –35 (TTGTAG) regions ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับ E. coli?70 promoter จุดตั้งต้น ของ major transcript ของ D21 ใน E. coli จะแตกต่างจากใน Synechococcus และพบ inferred –10 (TAAGCT) และ –35 (TTAATG) region ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับ E. coli?70 promoter ส่วนใน Synechococcus พบ inferred –10 (TACCAA) แต่ไม่พบ –35 region กรณีของ E3 ซึ่งเป็นชิ้นดีเอ็น เอโปรโมเตอร์ที่ทำงานได้ดีที่สุดพบว่าจุดตั้งต้นของ major transcript ใน Synechococcus อยู่ใน บริเวณเดียวกันกับใน E. coli บริเวณ upstream เป็นยีน tRNApro (GGG) ซึ่ง มีสองบริเวณที่ strong homology กับ major promoter elements ในยีน eukaryotic tRNA แต่ไม่พบลักษณะโปรโมเตอร์ที่ คล้ายกับของ E. coli ดังนั้นยีน tRNApro สามารถทำหน้าที่เป็น โปรโมเตอร์ งานวิจัยนี้ได้ชิ้นดีเอ็นเอโปรโมเตอร์ที่แข็งขัน (strong) หลายอันซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการ สร้างโปรตีนต่างๆโดยใช้ Synechococcus เป็นเจ้าบ้าน การวิจัยวิเคราะห์ต่อไปจะนำไปสู่ความเข้าใจ ในลักษณะของ strong promoter ของ Synechococcus Synechococcus เนื่องจากโปรโมเตอร์ส่วน ใหญ่ที่แยกได้ไม่สามารถ recognized โดย sigma factors ใน ?70 class หากใช้โปรโมเตอร์เหล่านี้ เป็น DNA templates ก็จะสามารถตรวจหา sigma factors ต่างๆที่ยังไม่มีการศึกษามาก่อน Recently, cyanobacteria or ‘blue green algae’ have been used as hosts to express several heterologous genes. For example, attemps have been made to express the mosquitocidal protein genes of Bacillus sphaericus and Bacillus thuringiensis subsp. israelensis in order to provide an alternative biological insecticide for control of mosquito populations. They have also been used in the expression of salmon growth hormone gene in order to produce a feed additive for fish. However, the level of heterologous gene expression in cyanobacteria is very low when compared with that in E.coli. A possibility to improve the gene expression is to use an endogenous strong promoter. However, little is known about what is the promoter sequence in cyanobacteria. In order to find out what is the promoter sequence of cyanobacteria, Synechococcus PCC7942 was used as a model system in this study. A promoter probe shuttle vector, pKG containing the promoterless ?-glucuronidase (GUS) gene from E. coli which was used as a reporter gene, was constructed. Promoter-active fragments of Synechococcus PCC7942 were isolated by transcriptional gene fusion to the promoterless GUS gene. 2.3% and 3.9% of the 640 Synechococcus transformants expressed high and low GUS activity respectively. Only 10% of these clones could also express GUS in E .coli. Several of isolated promoters expressed GUS activity comparable with that of the ?PR strong promoter. Promoter-active fragments E3, E4, D13 and D21 were active in both Synechococcus and E. coli. E8, E10 and E14 were active only in Synechococcus but not active in E. coli. In Synechococcus, E3 was stronger than the ?PR promoter, whereas E10 and E14 were of similar strength. We also observed that light intensity affected expression of E10. The transcription initiation sites of D13, D21, E14 and E3, were identified. The major transcription initiation site of D13 in Synechococcus were located within a few nucleotides identical to those E. coli. The inferred –10 and –35 regions of D13 were TAAACT and TTGTAG respectively which conformed to the E. coli?70 promoter. The major transcription initiation site of D21 in E. coli was different from that in Synechococcus. In E. coli, The inferred –10 and –35 regions of D21 were TAAGCT and TTAATG respectively which conformed to the E. coli?70 promoter. Whereas, in Synechococcus, The infferred –10 region, TACCAA, were found but not the –35 region. Similar results were observed that upstream of transcription initiation site of the E14, the inferred –10 region TAGCAT was found, but not the –35 region. In case of the strongest promoter-active fragment E3, the major transcription initiation site in Synechococcus were located within a few nucleotides identical to those E. coli. Immediatly upstream of the E3-GUS transcription initiation sites was tRNApro (GGG) gene, which contained two regions exhibiting strong homology to the major promoter elements in eukaryotic tRNA genes but did not contain E. coli promoter element. Thus the tRNApro gene can act as a promoter. Several isolated strong promoters from this study could be useful for high expression of heterologous genes in Synechococcus. Further analysis of these promoters could elucidate the characteristics of strong promoter in Synechococcus. The majority of the isolated promoters did not function in E. coli, which indicated that the promoters were not recognized by sigma factors of ?70 class. These promoters could be used as DNA templates to probe for other uncharacterizes sigma factors in Synechococcus.