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      工程師為哺乳動(dòng)物細(xì)胞創(chuàng)造最有效的紅光激活光遺傳開關(guān)
      
			
      
				2019-04-25 11:26:00
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      一組研究人員開發(fā)出一種光激活開關(guān)，可以在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中打開和關(guān)閉基因。這是由紅色和遠(yuǎn)紅光激活的最有效的所謂“光遺傳開關(guān)”，已在動(dòng)物細(xì)胞中成功設(shè)計(jì)和測(cè)試 - 并且它不需要從細(xì)胞外添加傳感分子。
      

      工程師為哺乳動(dòng)物細(xì)胞創(chuàng)造最有效的紅光激活光遺傳開關(guān)
      

      光激活的遺傳開關(guān)可用于在基因療法中打開和關(guān)閉基因;在未來(lái)的癌癥治療中關(guān)閉基因表達(dá);并幫助跟蹤和了解人體特定位置的基因功能。
      

      由加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物工程師領(lǐng)導(dǎo)的這個(gè)團(tuán)隊(duì)最近在ACS合成生物學(xué)在線詳細(xì)介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。
      

      “能夠在特定時(shí)間和特定時(shí)間控制體內(nèi)深處的基因，而不需要添加外部元素，這是我們社區(qū)長(zhǎng)期追求的目標(biāo)，”雅各布斯工程學(xué)院生物工程學(xué)教授Todd Coleman說(shuō)。加州大學(xué)圣地亞哥分校和論文的相應(yīng)作者之一。“我們正在控制具有最理想波長(zhǎng)光的基因。”
      

      研究人員在構(gòu)建交換機(jī)方面的成功依賴于兩個(gè)見(jiàn)解。首先，動(dòng)物細(xì)胞沒(méi)有提供電子的機(jī)制來(lái)制造對(duì)紅光敏感的分子。它相當(dāng)于在國(guó)外使用吹風(fēng)機(jī)和電源插座，但沒(méi)有電源線和電源插座適配器。因此，加州大學(xué)圣地亞哥分校博士后研究員Phillip Kyriakakis領(lǐng)導(dǎo)的研究人員開始研究這些研究。
      

      對(duì)于電源線，他們使用細(xì)菌和植物鐵氧還蛋白，鐵和硫蛋白，在許多反應(yīng)中引起電子轉(zhuǎn)移。鐵氧還蛋白以不同的形式存在于動(dòng)物細(xì)胞中，與其植物和細(xì)菌表親不相容。因此，一種名為鐵氧還蛋白-NADP還原酶(FNR)的酶起到了出口適配器的作用。
      

      結(jié)果，動(dòng)物細(xì)胞現(xiàn)在可以將足夠的電子從其能量供應(yīng)轉(zhuǎn)移到其他酶，這些酶可以產(chǎn)生光激活開關(guān)所需的光敏分子。
      

      第二個(gè)見(jiàn)解是制造光敏分子的系統(tǒng)需要放置在細(xì)胞的線粒體 - 細(xì)胞的能量工廠中。結(jié)合這兩個(gè)見(jiàn)解，研究人員能夠建立一個(gè)植物系統(tǒng)來(lái)控制動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)的紅光基因。
      

      紅光是激活基因開關(guān)的安全選擇，因?yàn)樗苋菀状┻^(guò)人體。證明這一點(diǎn)的一個(gè)簡(jiǎn)單方法就是將手放在智能手機(jī)的手電筒上。紅光，但不是其他顏色，會(huì)發(fā)光，因?yàn)樯眢w不會(huì)吸收它。并且因?yàn)樗鼪](méi)有被吸收，它實(shí)際上可以無(wú)害地穿過(guò)組織并到達(dá)體內(nèi)深處來(lái)控制基因。
      

      生物工程師構(gòu)建并編程了一個(gè)小巧緊湊的桌面設(shè)備，用紅色和遠(yuǎn)紅光激活開關(guān)。該工具允許研究人員控制光照射的持續(xù)時(shí)間，直至毫秒。它還允許他們定位非常具體的位置。研究人員表明，即使在短暫的光脈沖之后，開關(guān)打開的基因在幾種哺乳動(dòng)物細(xì)胞系中仍然活躍了幾個(gè)小時(shí)。
      

      該團(tuán)隊(duì)最近獲得了內(nèi)部校園資助，使用該方法控制大腦特定區(qū)域的基因激活。這將使他們能夠更好地理解各種神經(jīng)障礙中的基因功能。
      

      研究人員使用鐵氧還蛋白和FNR專利研究了制備光活化分子所需的酶。該技術(shù)可用于許可。
      

      重要的是，有關(guān)如何在動(dòng)物細(xì)胞中生產(chǎn)植物分子的見(jiàn)解有一天也能夠生產(chǎn)其他分子，這些分子可以導(dǎo)致不需要肥料的植物的培養(yǎng)，并使生物燃料生產(chǎn)更有效。
      
			

			
        
      
			
      
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