新RNA轉錄變體可簡化生物線路

日期：2011-06-01 08:08:05

近年來，合成生物學發(fā)展迅速，研究人員給微生物設計的功能也越來越復雜，但在細胞行為的可預測性、安全性和高效性方面仍有很多難以解決的問題。據(jù)每日科學網(wǎng)站5月30日（北京時間）報道，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室生物學家創(chuàng)造出一種能放大RNA（核糖核酸）轉錄信號的變體，可大大簡化控制細胞行為的生物線路，并將改變未來基因網(wǎng)絡的設計與構建，使控制細胞行為在安全高效性上更進一步。研究論文發(fā)表在最近出版的美國《國家科學院院刊》（PNAS）上。

合成生物學有兩個基本目標，一是給標準化的基因制造相似的親屬家族，二是編程控制細胞行為，提高細胞行為的可預測性。細胞行為通常由多個不同的基因通過RNA機制來共同調控，合成生物學家正是利用RNA調控機制來編寫細胞的基因網(wǎng)絡程序，以達到某種特殊目的。但迄今為止，各種編程都需要增加蛋白質以放大RNA的調控信號，這些蛋白質增加了生物路線的復雜性。早期開發(fā)的大部分技術也因此在實驗中效率很低且出現(xiàn)大量失誤。

研究人員亞當·阿金和同事不用增加蛋白質，直接放大了RNA分子的調控信號。他們利用金黃色葡萄球菌細胞質粒pT181中的一種基本元素，制造出了一種衰減子的變體。該變體能在同一個細胞中獨立調控多靶點的轉錄行為，但其功能與RNA媒介轉錄衰減機制相反，并通過RNA間的相互作用來執(zhí)行調控基因活性和轉錄的功能。研究人員隨后在最普通的埃希氏菌屬大腸桿菌（Escherichia coli）中驗證了其功能。

阿金說：“這種變體只是對天然RNA轉錄衰減子的結構做了微小的正交改變而成，但其獨立控制轉錄過程就比基因網(wǎng)絡所需遵循的構建規(guī)則更簡單?！敝暗钠渌鸕NA調控機制，需要一個網(wǎng)絡協(xié)同合作多條線路，每個基因只能執(zhí)行整個控制功能中的部分任務，而他們制造的衰減子變體簡化了路線，能一次完成整個控制功能。

阿金還指出，這種利用自然界RNA系統(tǒng)構造正交變體的策略也能用于其他基因調控機制，為RNA轉錄調控提供了多種功能的新設計。他們利用RNA調控系統(tǒng)開發(fā)出一個完整且能升級的生物工程系統(tǒng)，最終制造出一種整合了主體線路設計與部署實施的革新型工具。