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      研究人員使用簡化的生物系統(tǒng)開發(fā)出一種“分子針”
      
			
      
				2019-06-21 11:35:30
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      極簡主義是一種越來越受歡迎的生活方式選擇，它鼓勵個人減少所擁有的總擁有數(shù)量并且更簡單地生活。根據(jù)極簡主義哲學(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)是在革蘭氏陰性細菌中發(fā)現(xiàn)的針狀分子機器，其將病原性蛋白質(zhì)從細菌轉(zhuǎn)運至人宿主細胞，從而引發(fā)感染。該系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)受到嚴格調(diào)節(jié)，TSS3的調(diào)節(jié)元件根據(jù)細菌的周圍環(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胞中。“我們問自己的問題是：我們能否從這個復(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。
      

      為了實現(xiàn)這一目標，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)建一個超簡化的“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驗室中測試了該島的功能。然后，Marlovits實驗室使用電子顯微鏡觀察整個系統(tǒng)的完整性。“在這三年的研究過程中，需要進行多輪調(diào)試才能生成一個功能齊全的系統(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。這種簡化的針頭復(fù)合物可以插入其他細菌中，然后通過內(nèi)置的調(diào)節(jié)元件打開，該元件充當分子開關(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制如何影響生物系統(tǒng)是CSSB的主要目標之一。這種新方法為我們提供了一種獨特的方式，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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