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        工程師創(chuàng)建自定義調(diào)諧旋鈕以關(guān)閉任何基因
        
			
        
				2019-01-30 09:37:56
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        工廠經(jīng)理可以通過告訴工人在組裝小部件時(shí)加快，減慢或停止執(zhí)行切向任務(wù)來提高工作效率。不幸的是，對(duì)于試圖生產(chǎn)藥物的合成生物學(xué)家來說，微生物對(duì)人類人員這樣的簡(jiǎn)單口語(yǔ)方向沒有反應(yīng)。然而，現(xiàn)在，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校工程師的一項(xiàng)新進(jìn)展使科學(xué)家能夠微調(diào)其細(xì)菌員工的生物功能。
        

        工程師創(chuàng)建自定義調(diào)諧旋鈕以關(guān)閉任何基因
        

        自20世紀(jì)70年代研究人員首次誘導(dǎo)大腸桿菌制造人胰島素以來，合成生物學(xué)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。今天，生物工程師哄騙微生物來執(zhí)行許多復(fù)雜的化學(xué)過程，例如分解生物燃料的植物材料。然而，科學(xué)家仍然依靠有限的組件來控制他們的合成電路。
        

        “我們感到很沮喪，因?yàn)楹铣缮飳W(xué)上充斥著可以在不同條件下打開和關(guān)閉基因表達(dá)的人工因素的例子，但它們只適用于某些基因，”Walter J.和Cecile Hunt-Hougen教授的Brian Pfleger說道。學(xué)者和UW-Madison的化學(xué)和生物工程副教授，該論文的通訊作者。
        

        Pfleger的小組開發(fā)了一種關(guān)閉大腸桿菌中幾乎所有基因的方法。他們的方法于2016年2月8日發(fā)表在“ 自然化學(xué)生物學(xué) ”雜志的在線版上，借用了大自然的伎倆來實(shí)現(xiàn)人類目標(biāo)。該團(tuán)隊(duì)修改了名為TALEs的蛋白質(zhì)，以制造尋找和沉默不同基因陣列的工具。TALE蛋白質(zhì)來自通常感染植物的細(xì)菌 - 這些細(xì)菌通常將TALE注入植物細(xì)胞中，使其更容易受到感染。“這些病原體依賴于高等生物的分子生物學(xué)來操縱它們，”該論文的第一作者，博士生Mark Politz說。“這是他們?cè)谥鞒秩松砩贤娴囊环N巧妙的小技巧。”
        

        Politz和Pfleger利用了同樣的偷偷摸摸的策略。
        

        天然TALE附著于植物基因組的特定部分。該蛋白質(zhì)讀取DNA序列并將其自身包裹在雙螺旋的特定區(qū)域周圍，如蟒蛇。一旦TALE找到了它的目標(biāo)，它就會(huì)招募植物自己的機(jī)器來激活附近的基因。先前的研究確定了TALE的哪些部分識(shí)別DNA字母表中的特定字母，使Pfleger組能夠?qū)@些蛋白質(zhì)進(jìn)行編程以靶向他們想要的任何序列。此外，他們調(diào)整了TALE，使蛋白質(zhì)抑制而不是促進(jìn)基因表達(dá)。
        

        工程化的TALE允許它們暫時(shí)關(guān)閉特定基因，而不會(huì)徹底改變?cè)忌铩?/p>

        “使用TALE的巨大可能性是增加了另一層基因調(diào)控，我們可以在天然細(xì)菌已經(jīng)存在的基礎(chǔ)上應(yīng)用，”Politz說。
        

        科學(xué)家可以通過從一些細(xì)菌基因組中去除DNA切片來輕松擦除基因。然而，大量刪除缺乏細(xì)微之處，往往帶來無法預(yù)料的后果。
        

        “而不是進(jìn)入并弄亂大自然在細(xì)胞中創(chuàng)造的所有東西，我只想減少蛋白質(zhì)的含量。我想以可誘導(dǎo)的方式做到這一點(diǎn)。我想在我想要的時(shí)候減少減少，“波利茲說。
        

        與直覺相反，創(chuàng)建該工具的最大障礙是找到一種關(guān)閉開關(guān)的方法。一旦TALE將自己包裹在目標(biāo)周圍，它們通常會(huì)保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，無限期地發(fā)揮它們的作用。為了設(shè)計(jì)一個(gè)真正可誘導(dǎo)的系統(tǒng)，該團(tuán)隊(duì)引入了一個(gè)停用機(jī)制。
        

        結(jié)果證實(shí)了大腸桿菌的原理證據(jù)，大腸桿菌是現(xiàn)代生物學(xué)中最常用的生物之一。然而，研究人員在整個(gè)生命之樹中看到了他們的方法的應(yīng)用。
        

        “馬克一直在開發(fā)的工具就是現(xiàn)在生物技術(shù)發(fā)生的一個(gè)例子，”Pfleger說。“我們正在推廣我們可以對(duì)具有更好固有特性的生物體做些什么，例如對(duì)生物燃料有用的代謝物。”
        
			

			
          
        
			
        
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