新RNA转录变体可简化生物线路控制细胞或更安全

上一篇 / 下一篇  2011-09-14 21:31:58

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近年来,合成生物学发展迅速,研究人员微生物设计的功能也越来越复杂,但在细胞行为的可预测性、安全性和高效性方面仍有很多难以解决的问题。据每日科学网站5月30日(北京时间)报道,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室生物学家创造出一种能放大RNA(核糖核酸)转录信号的变体,可大大简化控制细胞行为的生物线路,并将改变未来基因网络的设计与构建,使控制细胞行为在安全高效性上更进一步。研究论文发表在最近出版的《美国国家科学院院刊》上。

合成生物学有两个基本目标,一是给标准化的基因制造相似的亲属家族,二是编程控制细胞行为,提高细胞行为的可预测性。细胞行为通常由多个不同的基因通过RNA机制来共同调控,合成生物学家正是利用RNA调控机制来编写细胞的基因网络程序,以达到某种特殊目的。但迄今为止,各种编程都需要增加蛋白质以放大RNA的调控信号,这些蛋白质增加了生物路线的复杂性。早期开发的大部分技术也因此在实验中效率很低且出现大量失误。

研究人员亚当·阿金和同事不用增加蛋白质,直接放大了RNA分子的调控信号。他们利用金黄色葡萄球菌细胞质粒pT181中的一种基本元素,制造出了一种衰减子的变体。该变体能在同一个细胞中独立调控多靶点的转录行为,但其功能与RNA媒介转录衰减机制相反,并通过RNA间的相互作用来执行调控基因活性和转录的功能。研究人员随后在最普通的埃希氏菌属大肠杆菌(Escherichiacoli)中验证了其功能。

阿金说:“这种变体只是对天然RNA转录衰减子的结构做了微小的正交改变而成,但其独立控制转录过程就比基因网络所需遵循的构建规则更简单。”之前的其他RNA调控机制,需要一个网络协同合作多条线路,每个基因只能执行整个控制功能中的部分任务,而他们制造的衰减子变体简化了路线,能一次完成整个控制功能。

阿金还指出,这种利用自然界RNA系统构造正交变体的策略也能用于其他基因调控机制,为RNA转录调控提供了多种功能的新设计。他们利用RNA调控系统开发出一个完整且能升级的生物工程系统,最终制造出一种整合了主体线路设计与部署实施的革新型工具。


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