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      大腸桿菌經(jīng)過重新布線以控制生長專家們讓它們?yōu)樗幬镏圃斓鞍踪|(zhì)
      
			
      
				2019-04-21 15:27:21
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      專家們?yōu)樯锛夹g(shù)的主力細(xì)菌配備了反饋控制機(jī)制，以平衡生長與制造蛋白質(zhì)產(chǎn)品。胰島素和干擾素等藥物是使用基因工程細(xì)菌制造的，例如大腸桿菌。大腸桿菌生長迅速，可以給予DNA指導(dǎo)他們制造用于藥物和其他材料的蛋白質(zhì)。
      

      大腸桿菌經(jīng)過重新布線以控制生長專家們讓它們?yōu)樗幬镏圃斓鞍踪|(zhì)
      

      然而，生產(chǎn)新蛋白質(zhì)的額外負(fù)擔(dān)阻礙了細(xì)菌生長，從而減緩了生產(chǎn)。解決這個問題是生物技術(shù)和合成生物學(xué)的一個重要領(lǐng)域。
      

      在自然方法封面上的一篇論文中，倫敦帝國理工學(xué)院的專家創(chuàng)建了一個反饋系統(tǒng)，讓工程大腸桿菌解決他們自己的問題。伴隨著同一團(tuán)隊在Nature Communications上發(fā)表的第二篇論文，報道了一種預(yù)測大腸桿菌生長受負(fù)擔(dān)影響的新方法。
      

      問題
      

      這兩項研究的共同主要作者，帝國生物工程系的湯姆埃利斯博士解釋說：“就像一個徒步旅行者不得不突然背著沉重的背包，我們說細(xì)胞有'負(fù)擔(dān)' - 鑒于相同的資源，他們現(xiàn)在成長比沒有負(fù)擔(dān)的競爭對手慢得多。
      

      “這意味著，在數(shù)億個細(xì)菌的大桶中，產(chǎn)生最多產(chǎn)品的工程細(xì)胞實(shí)際上是那些具有最大劣勢的細(xì)胞 - 它們生長得慢得多，效率也低下。”
      

      解決方案
      

      為了創(chuàng)建反饋系統(tǒng)，研究人員首先使用RNA測序 - 一種測量細(xì)胞中所有基因表達(dá)的技術(shù) - 觀察細(xì)胞內(nèi)部哪些基因自然改變細(xì)胞負(fù)荷時的行為。
      

      第一作者，來自帝國化學(xué)工程系的Francesca Ceroni博士說：“我們之前的工作探討了如何制造額外的蛋白質(zhì)對大腸桿菌施加壓力并改變它們的行為.RNA測序告訴我們他們是如何做到這一點(diǎn)的。”
      

      在確定導(dǎo)致負(fù)擔(dān)導(dǎo)致的行為改變的細(xì)菌DNA之后，該團(tuán)隊通過將該DNA與DNA連接以產(chǎn)生蛋白質(zhì)來創(chuàng)建反饋回路。
      

      共同主要作者，來自生物工程系的Guy-Bart Stan博士解釋說：“一旦我們知道細(xì)菌如何感知負(fù)擔(dān)，我們就可以將傳感與蛋白質(zhì)生產(chǎn)聯(lián)系起來，以創(chuàng)建一個反饋循環(huán)。
      

      “一旦細(xì)胞檢測到過高的負(fù)擔(dān)，它們就會觸發(fā)一個反饋控制器，將蛋白質(zhì)產(chǎn)量降低到允許細(xì)胞生長良好的水平。”
      

      研究人員表明，配備這種反饋控制系統(tǒng)的細(xì)菌根據(jù)負(fù)擔(dān)改變了它們產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水平。而且由于它們現(xiàn)在生長得更好，配備反饋的細(xì)胞每批產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)，因?yàn)楫a(chǎn)量處于可以實(shí)現(xiàn)良好生長的水平。
      

      Ceroni博士補(bǔ)充說：“我們給大腸桿菌提供了在生產(chǎn)過程中更好地分配自己資源的手段。這是一種平衡行為。”
      

      反饋系統(tǒng)和預(yù)測負(fù)擔(dān)的新方法都集中在改善快速分裂細(xì)菌的合成生物學(xué)上。然而，該團(tuán)隊現(xiàn)在將專注于生物工程哺乳動物細(xì)胞，其產(chǎn)生抗體以幫助免疫反應(yīng)，以及酵母細(xì)胞用于生產(chǎn)藥用蛋白質(zhì)。
      
			

			
        
      
			
      
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