最近，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的實驗和理論生物學(xué)家，描述了一種控制基因表達(dá)的新方法。這種方法的關(guān)鍵是一個可調(diào)的開關(guān)，由一個對于醫(yī)療、甚至生物燃料生產(chǎn)都很有價值的小非編碼RNA分子制成。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的國際期刊《ACS Synthetic Biology》。延伸閱讀：華人教授：細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控新見解。

本研究首席科學(xué)家、洛斯阿拉莫斯國家實驗室生物科學(xué)部門的Clifford Unkefer指出：“活細(xì)胞有多種機制來控制和調(diào)節(jié)這些過程，其中許多過程涉及基因表達(dá)的調(diào)控。科學(xué)家們已經(jīng)研究了綜合改變基因表達(dá)用于其他目的的方法，如療法或化學(xué)物質(zhì)的生物合成。這項工作的重點是基因翻譯的調(diào)控。現(xiàn)在，我們使用riboregulator，能做到這一點。”

合成生物學(xué)研究人員一直試圖設(shè)計某種細(xì)菌，能夠?qū)崿F(xiàn)一系列重要的醫(yī)療和工業(yè)功能，從制造藥物，到解毒污染物，以及增加生物燃料的產(chǎn)量。

本研究共同作者Karissa Sanbonmatsu說：“細(xì)胞依靠一種復(fù)雜的基因開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。合成生物學(xué)的早期研究，假定這些開關(guān)是類似于打開或關(guān)閉一個燈泡。我們生產(chǎn)出更接近于連續(xù)調(diào)光器的開關(guān)，仔細(xì)地調(diào)控基因的表達(dá)。”

另一個研究小組成員Scott Hennelly指出：“因為這些riboregulators可以用來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，并可以被特異性地靶定，以獨立調(diào)節(jié)一個代謝途徑的所有編碼基因，因此，它們給合成生物學(xué)家優(yōu)化一種工程代謝途徑的通量，提供了必需的工具，并會發(fā)現(xiàn)其在合成生物學(xué)的廣泛應(yīng)用。”

該研究小組的工作，描述了由順式抑制物（crRNA）和反式激活物RNA（taRNA）構(gòu)成的riboregulators。crRNA自然地折疊成一種結(jié)構(gòu)，可隔絕核糖體結(jié)合序列，防止下游基因的翻譯；從而阻斷了基因的表達(dá)。

taRNA被獨立轉(zhuǎn)錄，并且這兩個調(diào)控RNA元件之間的結(jié)合和隨后的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，決定著轉(zhuǎn)錄的mRNA是否將被翻譯成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。在這個項目中，研究團隊表明，一種順式抑制物，可完全關(guān)閉耐抗生素報告基因、以及可修復(fù)翻譯的反式激活因子的翻譯。

Hennelly說：“他們證明，翻譯水平可能基于taRNA基本序列調(diào)控區(qū)的細(xì)微變化而被調(diào)整；從而可以在很寬的動態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)基因表達(dá)的翻譯調(diào)控。”

最后他們創(chuàng)建了一個模塊化的系統(tǒng)，包括一個向?qū)蛄?，能夠獨立地靶定特異基因，從而使這些riboregulators能夠獨立地調(diào)控多個基因。