生物工程師發現精確開啟和關閉活細胞中基因的方法

在布里斯托爾大學領導的一項最新研究中,科學家們展示了如何在活細胞中同時利用多種形式的調控來嚴格控制基因表達,並為改進生物技術開辟了新的途徑。工程化微生物正越來越多地被用於實現化學品、藥品等的可持續清潔生產。為了實現這一點,生物工程學家必須控制特定的基因組何時開啟和關閉,以便對相關的生物化學過程進行仔細的調節。

生物工程師發現精確開啟和關閉活細胞中基因的方法

主要作者、布里斯托爾生物科學學院皇家學會資助的博士生Veronica Greco說。”雖然打開或關閉一個基因聽起來很簡單,但讓一個活細胞按命令去做是一個真正的挑戰。每一個細胞都略有不同,其中的過程也不是百分之百可靠。”

為了解決這個問題,該團隊從自然界中獲得靈感,在自然界中,關鍵事件往往由多個過程同時控制。

Veronica Greco補充道:”如果你看看捕蠅草,你會發現只有當多個毛發一起被觸發時,陷阱才會關閉。這有助於減少陷阱意外關閉的機會。我們想在控制一個細胞內部基因的表達時做一些類似的事情,增加多級調節,以確保它只有在我們想要它的時候才會精確地開啟。”

合著者、布里斯托爾生物科學學院院長克萊爾-格里森教授補充道:”這個項目的奇妙之處在於它能很好地利用存在於每個細胞中、支撐所有生命的兩個核心過程–轉錄和翻譯。”

該團隊表明,通過使用這種類型的多級調節,他們可以創建一些迄今為止構建的最高性能的基因表達開關。

此外,與來自布里斯托爾馬克斯-普朗克陸地微生物研究所的Amir Pandi博士和Tobias Erb教授合作,該團隊能夠更進一步。他們證明,即使在活細胞之外使用,這些多級系統也能對基因表達提供一些迄今為止最嚴格的控制。

高級作者、布里斯托爾皇家學會大學研究員Thomas Gorochowski博士說。”當我們對微生物進行工程設計時,我們經常試圖盡可能地簡化我們的系統,認為我們會對發生的事情有更好的控制。但我們已經證明的是,擁抱生物學的一些內在復雜性可能是充分釋放其潛力的關鍵,以實現未來的高精度生物技術。”

他們的研究結果發表在《自然通訊》雜志上。

來源:cnBeta