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      新的基因工程技術(shù)可以幫助設(shè)計 研究生物系統(tǒng)
      
			
      
				2019-01-07 08:53:28
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      一項新技術(shù)將幫助生物學(xué)家修補基因，無論目標(biāo)是將細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)藥物的小工廠，修改作物以在有限的水中生長，還是研究基因?qū)θ祟惤】档挠绊憽Ｔ摷夹g(shù)于1月20日在Nature Communications上發(fā)表，它允許科學(xué)家精確調(diào)節(jié)特定基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)含量。這個過程簡單而富有創(chuàng)新性，到目前為止，從細菌到植物再到人體細胞都可以發(fā)揮作用。
      

      新的基因工程技術(shù)可以幫助設(shè)計 研究生物系統(tǒng)
      

      “基本上，這是修改基因表達的通用工具包，”華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院細胞生物學(xué)和生理學(xué)助理教授，該研究的資深作者Sergej Djuranovic博士說。“無論您是通過基因工程細胞生產(chǎn)特定的有機分子，還是研究基因的工作原理，它都可以使用。”
      

      控制特定基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)量的能力對于設(shè)計或重新設(shè)計生物系統(tǒng)的生物學(xué)家(例如構(gòu)成細胞代謝的一組生化反應(yīng))來生產(chǎn)所需產(chǎn)品是一種福音。例如，一些藥物 - 包括抗生素如萬古霉素和抗癌藥物如紫杉醇 - 是由細胞產(chǎn)生的新陳代謝副產(chǎn)物。通過微調(diào)某些基因，生物學(xué)家可以最大化生產(chǎn)的藥物數(shù)量。
      

      Djuranovic本人對調(diào)節(jié)基因表達以研究疾病相關(guān)基因感興趣，例如與癌癥有關(guān)的基因。
      

      “有各種各樣的復(fù)雜疾病，如癌癥和自閉癥，我們知道特定基因的表達被調(diào)低，但沒有人知道這種減少是如何導(dǎo)致這種疾病的，”Djuranovic說。“對于經(jīng)典遺傳學(xué)，你只能研究當(dāng)你有兩個拷貝，一個拷貝或沒有拷貝基因時，或者換句話說，100%，50%或零百分比的基因表達時會發(fā)生什么?，F(xiàn)在我們可以看看它們之間的一切“。
      

      該技術(shù)利用細胞過程中稱為mRNA翻譯的特征，這是從DNA產(chǎn)生蛋白質(zhì)的關(guān)鍵步驟。為了制造蛋白質(zhì)，首先將基因復(fù)制到稱為信使RNA的相關(guān)分子中，然后將其翻譯成蛋白質(zhì)。
      

      信使RNA是具有四種連接的長分子鏈 - 腺嘌呤(A)，胞嘧啶(C)，鳥嘌呤(G)和尿嘧啶(U)。一般來說，這些鏈接是混合在一起的，就像單詞中的字母一樣，但有時很多A會連續(xù)出現(xiàn)。這樣的序列很滑; 將RNA翻譯成蛋白質(zhì)的分子機制有一種趨勢，即在A到達終點之前在A的長軌道上停止和滑動，從而減少產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的量。
      

      Djuranovic，研究生Laura Arthur及其同事表明，A字符串的光滑性可用于調(diào)節(jié)基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)含量。它們添加到一條信使RNA的起點或中間的A越多，從它產(chǎn)生的蛋白質(zhì)就越少。通過仔細控制A弦的長度，或在弦的某個位置引入不同的分子鏈，它們可以產(chǎn)生他們想要的蛋白質(zhì)。
      

      Djuranovic及其同事在細菌，原生動物，酵母，植物，果蠅，小鼠和人類細胞中測試了這項技術(shù)。它在所有這些生物體中起作用，因為RNA翻譯是一種進化上古老的過程，在所有生命形態(tài)中都以相同的方式發(fā)生。
      

      “關(guān)于這一點的好處是它有多么簡單，”Djuranovic說。“過去，如果你想要一個能夠?qū)⒒虮磉_降低30%的突變，那么需要多年的工作和很多運氣才能找到這樣的基因。現(xiàn)在我們可以在幾天內(nèi)完成。”
      
			

			
        
      
			
      
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