科学家开发出控制基因表达的新方法

  最近，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的实验和理论生物学家，描述了一种控制基因表达的新方法。这种方法的关键是一个可调的开关，由一个对于医疗、甚至生物燃料生产都很有价值的小非编码RNA分子制成。相关研究结果发表在最近的国际期刊《ACS Synthetic Biology》。
  本研究首席科学家、洛斯阿拉莫斯国家实验室生物科学部门的Clifford Unkefer指出：“活细胞有多种机制来控制和调节这些过程，其中许多过程涉及基因表达的调控。科学家们已经研究了综合改变基因表达用于其他目的的方法，如疗法或化学物质的生物合成。这项工作的重点是基因翻译的调控。现在，我们使用riboregulator，能做到这一点。”
  合成生物学研究人员一直试图设计某种细菌，能够实现一系列重要的医疗和工业功能，从制造药物，到解毒污染物，以及增加生物燃料的产量。
  本研究共同作者Karissa Sanbonmatsu说：“细胞依靠一种复杂的基因开关网络。合成生物学的早期研究，假定这些开关是类似于打开或关闭一个灯泡。我们生产出更接近于连续调光器的开关，仔细地调控基因的表达。”
  另一个研究小组成员Scott Hennelly指出：“因为这些riboregulators可以用来调节基因的表达，并可以被特异性地靶定，以独立调节一个代谢途径的所有编码基因，因此，它们给合成生物学家优化一种工程代谢途径的通量，提供了必需的工具，并会发现其在合成生物学的广泛应用。”
  该研究小组的工作，描述了由顺式抑制物（crRNA）和反式激活物RNA（taRNA）构成的riboregulators。crRNA自然地折叠成一种结构，可隔绝核糖体结合序列，防止下游基因的翻译；从而阻断了基因的表达。
  taRNA被独立转录，并且这两个调控RNA元件之间的结合和随后的结构转型，决定着转录的mRNA是否将被翻译成蛋白质产品。在这个项目中，研究团队表明，一种顺式抑制物，可完全关闭耐抗生素报告基因、以及可修复翻译的反式激活因子的翻译。
  Hennelly说：“他们证明，翻译水平可能基于taRNA基本序列调控区的细微变化而被调整；从而可以在很宽的动态范围内实现基因表达的翻译调控。”
  最后他们创建了一个模块化的系统，包括一个向导序列，能够独立地靶定特异基因，从而使这些riboregulators能够独立地调控多个基因。
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