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        研究人員使用簡(jiǎn)化的生物系統(tǒng)開發(fā)出一種“分子針”
        
			
        
				2019-06-21 11:35:30
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        極簡(jiǎn)主義是一種越來越受歡迎的生活方式選擇，它鼓勵(lì)個(gè)人減少所擁有的總擁有數(shù)量并且更簡(jiǎn)單地生活。根據(jù)極簡(jiǎn)主義哲學(xué)，減少不必要的混亂使人們能夠過上更加功能和有目的的生活。IMP-IMBA集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)者和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)生物學(xué)中心科學(xué)家Thomas Marlovits與麻省理工學(xué)院(MIT)的同事合作，發(fā)現(xiàn)極簡(jiǎn)主義方法也可應(yīng)用于復(fù)雜的生物系統(tǒng)，如III型分泌系統(tǒng)。這項(xiàng)合作研究的結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊Nature Communications上。
        

        研究人員使用簡(jiǎn)化的生物系統(tǒng)開發(fā)出一種“分子針”
        

        III型分泌系統(tǒng)(T3SS)是在革蘭氏陰性細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的針狀分子機(jī)器，其將病原性蛋白質(zhì)從細(xì)菌轉(zhuǎn)運(yùn)至人宿主細(xì)胞，從而引發(fā)感染。該系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)受到嚴(yán)格調(diào)節(jié)，TSS3的調(diào)節(jié)元件根據(jù)細(xì)菌的周圍環(huán)境而變化很大。例如，導(dǎo)致食物中毒的沙門氏菌將其致病蛋白分泌到人體腸道細(xì)胞中。“我們問自己的問題是：我們能否從這個(gè)復(fù)雜的生物系統(tǒng)中刪除所有的調(diào)控元素，并使用基本的遺傳原理重建(重構(gòu))針復(fù)合體?”Marlovits解釋道。
        

        為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家利用合成生物學(xué)重建了沙門氏菌針復(fù)合體。使用自下而上的方法，編碼和非編碼DNA被合成部分替換或改變，科學(xué)家們能夠創(chuàng)建一個(gè)超簡(jiǎn)化的“遺傳島”。然后使用傳統(tǒng)的生物化學(xué)方法在波士頓和維也納的實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試了該島的功能。然后，Marlovits實(shí)驗(yàn)室使用電子顯微鏡觀察整個(gè)系統(tǒng)的完整性。“在這三年的研究過程中，需要進(jìn)行多輪調(diào)試才能生成一個(gè)功能齊全的系統(tǒng)，”Marlovits解釋說“這是合成生物學(xué)第一次成功應(yīng)用于這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。以前的系統(tǒng)已經(jīng)重構(gòu)只包含三到四種蛋白質(zhì);
        

        這種簡(jiǎn)化的TSS3的開發(fā)表明，系統(tǒng)的任何內(nèi)在調(diào)節(jié)特征都不需要產(chǎn)生功能性針頭復(fù)合體，并且可以與其他針頭復(fù)合物交換。消除這種監(jiān)管“混亂”不僅導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)內(nèi)部起始位點(diǎn)和小RNA所發(fā)揮的基本功能作用，而且還揭示了有關(guān)監(jiān)管要素本身的關(guān)鍵見解。雖然沒有直接參與功能，但可能存在監(jiān)管以確保有效利用細(xì)胞資源，并且還可以增加TSS3可以起作用的環(huán)境條件的數(shù)量。
        

        重構(gòu)的TSS3可以作為生物技術(shù)的新工具。這種簡(jiǎn)化的針頭復(fù)合物可以插入其他細(xì)菌中，然后通過內(nèi)置的調(diào)節(jié)元件打開，該元件充當(dāng)分子開關(guān)。“TSS3可用作新型藥劑或疫苗的輸送裝置，”Marlovits解釋說，“未來的研究將探索將這種重構(gòu)的TSS3置于新環(huán)境中的可能性。”
        

        這種理解復(fù)雜生物系統(tǒng)的簡(jiǎn)約方法可能成為CSSB科學(xué)家必不可少的新工具。“理解宿主病原體相互作用的機(jī)制如何影響生物系統(tǒng)是CSSB的主要目標(biāo)之一。這種新方法為我們提供了一種獨(dú)特的方式，可以幫助我們發(fā)現(xiàn)能夠幫助我們發(fā)現(xiàn)新元素的系統(tǒng)，”Marlovits說。
        
			

			
          
        
			
        
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