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同一研究组连发两篇Nature发布有效表达调控子

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导读
细胞表达一个基因,也就是将其转录成RNA分子,然后翻译成蛋白,细胞机器识别的其它序列必须在它前面,比如启动子就是RNA转录的必需因子,而核糖体结合位点(RBS)也是对于蛋白翻译至关重要的。 在过去的三十年里,科学家们已经获得了针对这些序列的认识,并且将其用于兴趣基因的表达,其中一些序列往往很“强”,而有些则很“弱”,因此导致了不同水平的RNA和蛋白表达。 而来自加州大学伯克利分校,BI...
细胞表达一个基因,也就是将其转录成RNA分子,然后翻译成蛋白,细胞机器识别的其它序列必须在它前面,比如启动子就是RNA转录的必需因子,而核糖体结合位点(RBS)也是对于蛋白翻译至关重要的。

在过去的三十年里,科学家们已经获得了针对这些序列的认识,并且将其用于兴趣基因的表达,其中一些序列往往很“强”,而有些则很“弱”,因此导致了不同水平的RNA和蛋白表达。

而来自加州大学伯克利分校,BIOFAB生物技术公司的一组研究人员近期接连发表了两篇文章,发现这些序列的活性与之前预测的相差甚远。在这两篇文章中,研究人员在编码荧光蛋白的基因前插入了启动子和核糖体识别位点的多种组合,然后检测表达蛋白的水平。

“真是一团糟”,文章的通讯作者之一Adam Arkin说,他们发现每个启动子-RBS组合都会出现不同的结果,这取决于基因本身。

Arkin与另外一位作者,Drew Endy还举了一个例子,此前一位科学家希望能在一个特定的水平上表达一个蛋白,但他只有一半的机会能得到预期的量,这种击中或错过(hit-or-miss)的表达方式将会给合成生物学带来极大的挑战。

为了解决这个问题,研究人员设计了来自大肠杆菌,不会与下游DNA相互干扰的启动子和RBS序列,这样这些元件的作用就能与基因脱离开了。这些序列将有助于研究人员更精确的把握基因表达,从而达到93%准确率,获得预期的表达量。

目前研究人员可以免费获取这些序列: http://www.biofab.org/data,并且Arkin表示,他的一些同事已经发现这些序列十分有效。
Endy和Arkin的研究组还设计了一种统计方法,能用于测量他们的启动子和RBS序列有效性的变化,以及任何用于合成生物学的遗传元件。这种方法能令研究人员绘制出每个生物学部分的定制表,从而更容易探讨和分享他们的工作。

来自非营利组织iGEM基金会的合成生物学家Randy Rettberg,也与Endy进行着相似的项目研究,他表示,Endy实验室和公司的技术,能令更多实验室获益。另外来自英国爱丁堡大学的合成生物学家Alistair Elfick也表示,BIOFAB的产品有助于合成生物学家设计更大和更复杂的环路。

Elfick说:”我们都明白,要实现我们的梦想——在硅片上设计遗传回路,令细胞像程序一样运转,还有一个很长的路要走。”

原文链接:


Mutalik, V. K. et al. Nature Meth.

Quantitative estimation of activity and quality for collections of functional genetic elements

Mutalik, V. K. et al. Nature Meth.

Precise and reliable gene expression via standard transcription and translation initiation elements

来源:生物通
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