西亞試劑：新RNA轉(zhuǎn)錄變體可簡(jiǎn)化生物線(xiàn)路

近年來(lái)，合成生物學(xué)發(fā)展迅速，研究人員給微生物設(shè)計(jì)的功能也越來(lái)越復(fù)雜，但在細(xì)胞行為的可預(yù)測(cè)性、安全性和高效性方面仍有很多難以解決的問(wèn)題。據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)站5月30日（北京時(shí)間）報(bào)道，美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室生物學(xué)家創(chuàng)造出一種能放大RNA（核糖核酸）轉(zhuǎn)錄信號(hào)的變體，可大大簡(jiǎn)化控制細(xì)胞行為的生物線(xiàn)路，并將改變未來(lái)基因網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建，使控制細(xì)胞行為在安全高效性上更進(jìn)一步。研究論文發(fā)表在最近出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

合成生物學(xué)有兩個(gè)基本目標(biāo)，一是給標(biāo)準(zhǔn)化的基因制造相似的親屬家族，二是編程控制細(xì)胞行為，提高細(xì)胞行為的可預(yù)測(cè)性。細(xì)胞行為通常由多個(gè)不同的基因通過(guò)RNA機(jī)制來(lái)共同調(diào)控，合成生物學(xué)家正是利用RNA調(diào)控機(jī)制來(lái)編寫(xiě)細(xì)胞的基因網(wǎng)絡(luò)程序，以達(dá)到某種特殊目的。但迄今為止，各種編程都需要增加蛋白質(zhì)以放大RNA的調(diào)控信號(hào)，這些蛋白質(zhì)增加了生物路線(xiàn)的復(fù)雜性。早期開(kāi)發(fā)的大部分技術(shù)也因此在實(shí)驗(yàn)中效率很低且出現(xiàn)大量失誤。

研究人員亞當(dāng)·阿金和同事不用增加蛋白質(zhì)，直接放大了RNA分子的調(diào)控信號(hào)。他們利用金黃色葡萄球菌細(xì)胞質(zhì)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(gè)細(xì)胞中獨(dú)立調(diào)控多靶點(diǎn)的轉(zhuǎn)錄行為，但其功能與RNA媒介轉(zhuǎn)錄衰減機(jī)制相反，并通過(guò)RNA間的相互作用來(lái)執(zhí)行調(diào)控基因活性和轉(zhuǎn)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(yàn)證了其功能。

阿金說(shuō)：“這種變體只是對(duì)天然RNA轉(zhuǎn)錄衰減子的結(jié)構(gòu)做了微小的正交改變而成，但其獨(dú)立控制轉(zhuǎn)錄過(guò)程就比基因網(wǎng)絡(luò)所需遵循的構(gòu)建規(guī)則更簡(jiǎn)單。”之前的其他RNA調(diào)控機(jī)制，需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同合作多條線(xiàn)路，每個(gè)基因只能執(zhí)行整個(gè)控制功能中的部分任務(wù)，而他們制造的衰減子變體簡(jiǎn)化了路線(xiàn)，能一次完成整個(gè)控制功能。

阿金還指出，這種利用自然界RNA系統(tǒng)構(gòu)造正交變體的策略也能用于其他基因調(diào)控機(jī)制，為RNA轉(zhuǎn)錄調(diào)控提供了多種功能的新設(shè)計(jì)。他們利用RNA調(diào)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出一個(gè)完整且能升級(jí)的生物工程系統(tǒng)，最終制造出一種整合了主體線(xiàn)路設(shè)計(jì)與部署實(shí)施的革新型工具