生物工程师发现精确开启和关闭活细胞中基因的方法

2021年04月04日 08:45 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在布里斯托尔大学领导的一项最新研究中,科学家们展示了如何在活细胞中同时利用多种形式的调控来严格控制基因表达,并为改进生物技术开辟了新的途径。工程化微生物正越来越多地被用于实现化学品、药品等的可持续清洁生产。为了实现这一点,生物工程学家必须控制特定的基因组何时开启和关闭,以便对相关的生物化学过程进行仔细的调节。

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主要作者、布里斯托尔生物科学学院皇家学会资助的博士生Veronica Greco说。"虽然打开或关闭一个基因听起来很简单,但让一个活细胞按命令去做是一个真正的挑战。每一个细胞都略有不同,其中的过程也不是百分之百可靠。"

为了解决这个问题,该团队从自然界中获得灵感,在自然界中,关键事件往往由多个过程同时控制。

Veronica Greco补充道:"如果你看看捕蝇草,你会发现只有当多个毛发一起被触发时,陷阱才会关闭。这有助于减少陷阱意外关闭的机会。我们想在控制一个细胞内部基因的表达时做一些类似的事情,增加多级调节,以确保它只有在我们想要它的时候才会精确地开启。"

合著者、布里斯托尔生物科学学院院长克莱尔-格里森教授补充道:"这个项目的奇妙之处在于它能很好地利用存在于每个细胞中、支撑所有生命的两个核心过程--转录和翻译。"

该团队表明,通过使用这种类型的多级调节,他们可以创建一些迄今为止构建的最高性能的基因表达开关。

此外,与来自布里斯托尔马克斯-普朗克陆地微生物研究所的Amir Pandi博士和Tobias Erb教授合作,该团队能够更进一步。他们证明,即使在活细胞之外使用,这些多级系统也能对基因表达提供一些迄今为止最严格的控制。

高级作者、布里斯托尔皇家学会大学研究员Thomas Gorochowski博士说。"当我们对微生物进行工程设计时,我们经常试图尽可能地简化我们的系统,认为我们会对发生的事情有更好的控制。但我们已经证明的是,拥抱生物学的一些内在复杂性可能是充分释放其潜力的关键,以实现未来的高精度生物技术。"

他们的研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

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