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      探索微生物中發(fā)現(xiàn)的取之不盡的遺傳信息資源的旅程
      
			
      
				2019-03-24 14:16:03
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      酶，化學(xué)品和燃料的微生物生產(chǎn)可以通過新設(shè)計(jì)的控制基因的系統(tǒng)(稱為“叢林快車”)變得更加有效和經(jīng)濟(jì)。來自能源部(DOE)聯(lián)合生物能源研究所，勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室和舊金山州立大學(xué)的科學(xué)家和合作者開發(fā)了一種新系統(tǒng)來控制實(shí)驗(yàn)室細(xì)菌中的基因表達(dá)。該研究發(fā)表在9月6日的Nature Communications上。
      

      探索微生物中發(fā)現(xiàn)的取之不盡的遺傳信息資源的旅程
      

      細(xì)菌可以作為生產(chǎn)工廠生產(chǎn)各種生化產(chǎn)品。但由于缺乏可負(fù)擔(dān)的遺傳控制因素，許多細(xì)菌大規(guī)模發(fā)酵之前并未有效。
      

      “我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)系統(tǒng)，可以精確控制這些過程中涉及的基因的表達(dá)時(shí)間和水平，為低成本的高效大規(guī)模生產(chǎn)開辟了道路，”該論文的高級(jí)作者LLNL生物化學(xué)家Michael Thelen說。“細(xì)菌基因調(diào)控的這些增強(qiáng)有可能轉(zhuǎn)化為可持續(xù)的生物生產(chǎn)。”
      

      無論是在基礎(chǔ)研究還是在工業(yè)規(guī)模上，通常都需要嚴(yán)格控制已經(jīng)置于細(xì)菌細(xì)胞中的基因或基因組的表達(dá)，以用于靶產(chǎn)物的生物合成。早期控制基因表達(dá)的系統(tǒng)已經(jīng)使用多年，但一直受到一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵因素的困擾。這些包括“滲漏”基因表達(dá)，其中生化目標(biāo)過早產(chǎn)生，經(jīng)常導(dǎo)致不希望的副反應(yīng)，毒性產(chǎn)物和突變。此外，表達(dá)水平通常不足以在生產(chǎn)中有用。最后，用于啟動(dòng)基因表達(dá)的試劑是昂貴的。
      

      這篇文章的主要作者是來自巴塞爾大學(xué)的研究生托馬斯·魯格(Thomas Ruegg)，他正與Thelen合作。“這種表達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分是DNA結(jié)合蛋白，可作為基因調(diào)節(jié)因子，”Ruegg說。“我們使用計(jì)算方法預(yù)測(cè)一個(gè)小的DNA序列，以調(diào)節(jié)蛋白的最佳結(jié)合。”
      

      Ruegg發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)劑能夠快速響應(yīng)極低濃度的結(jié)晶紫，這是一種易于獲得且價(jià)格低廉的染料，可用于各種應(yīng)用。結(jié)晶紫使調(diào)節(jié)劑釋放其對(duì)基因的保持，導(dǎo)致活性基因表達(dá)和靶生化產(chǎn)生。“在合理的方法中，我們使用優(yōu)化的DNA結(jié)合位點(diǎn)來設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)大的系統(tǒng)，其中結(jié)晶紫作為誘導(dǎo)劑來觸發(fā)有效的基因表達(dá)，”Ruegg說。
      

      “我們的研究結(jié)果有可能克服早期系統(tǒng)中遇到的瓶頸，并為嚴(yán)格控制和有效的基因表達(dá)開辟道路，不僅限于宿主生物，基質(zhì)或規(guī)模，”Thelen說。
      

      Jungle Express這個(gè)名字來自雨林細(xì)菌，這是本研究中使用的調(diào)節(jié)蛋白的天然宿主。Ruegg認(rèn)為“探索微生物中取之不盡的遺傳信息資源，并將其與原生環(huán)境分離，以開發(fā)新的有用應(yīng)用，這是一次迷人的旅程。”
      
			

			
        
      
			
      
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