科學(xué)家們開發(fā)了一個(gè)調(diào)控基因表達(dá)的新系統(tǒng)，該系統(tǒng)只需將特定DNA序列簡(jiǎn)單插入到基因的任意一側(cè)，就可以實(shí)現(xiàn)劑量依賴性的基因表達(dá)抑制。這項(xiàng)成果發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上，文章認(rèn)為這一系統(tǒng)有望替代Tet基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)。

這是首次采用適體酶核糖開關(guān)有條件地knockdown病毒基因的表達(dá)，適體酶核糖開關(guān)是一段小配體依賴性的自剪切RNA片段。這一系統(tǒng)不僅簡(jiǎn)單有效，而且比目前在細(xì)胞中改變基因表達(dá)的其他系統(tǒng)更加靈活，例如Tet系統(tǒng)。

德國(guó)癌癥研究中心的Dirk Nettelbeck一直希望找到方法，提高溶瘤病毒的安全性，這些病毒能夠選擇性的感染和溶解腫瘤細(xì)胞。這時(shí)他遇到了研究核糖開關(guān)的Patrick Ketzer。

“我立刻意識(shí)到這將成為我的有用工具。在此之前，我們剛發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)子控制對(duì)我們的病毒沒什么作用，”Nettelbeck解釋道。之后他與Ketzer合作設(shè)計(jì)了一種核糖開關(guān)，這一開關(guān)可以控制病毒基因表達(dá)，從而改進(jìn)對(duì)溶瘤病毒的控制。

Nettelbeck利用適體酶（aptazymes），構(gòu)建了一個(gè)由核酶和適體組成的核糖開關(guān)。當(dāng)特異性配體與適體區(qū)域結(jié)合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致核酶區(qū)域發(fā)生自我剪切。研究人員將編碼適體酶的序列插入到病毒基因的任意一側(cè)。在不存在配體的情況下，這一短序列不會(huì)干擾基因的轉(zhuǎn)錄，但添加配體后，適體酶就會(huì)自我剪切，從病毒基因組切下基因使其無法表達(dá)。

“這一系統(tǒng)有望替代Tet系統(tǒng)，”Nettelbeck說。“我們的基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單的多。Tet系統(tǒng)需要啟動(dòng)子，還需要響應(yīng)配體并與啟動(dòng)子結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子。而使用核糖開關(guān)，你只需要向mRNA插入一個(gè)100bp的片段。”

研究人員通過實(shí)驗(yàn)向人們展示，適體酶核糖開關(guān)能夠在腺病毒和麻疹病毒中，有效knockdown基因表達(dá)和抑制病毒的復(fù)制。腺病毒是在細(xì)胞核中復(fù)制的dsDNA病毒，而麻疹病毒攜帶單鏈RNA基因組并在細(xì)胞質(zhì)中復(fù)制。

研究人員指出，Tet系統(tǒng)依賴于四環(huán)素，而適體酶核糖開關(guān)中的適體結(jié)構(gòu)域是可選的，理論上可以與任何類型的配體結(jié)合。因此，這種新方案比Tet基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)要靈活得多。

研究人員認(rèn)為，適體酶有望替代現(xiàn)有的誘導(dǎo)型啟動(dòng)子，對(duì)真核細(xì)胞中的基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)控制。未來，人們可以利用適體酶對(duì)其他病毒的基因進(jìn)行功能分析，或者將其改造成為安全開關(guān)用于溶瘤病毒。