清華大學(xué)謝震博士Nature子刊發(fā)表合成生物學(xué)突破性成果
來(lái)源：生物通 2015-2-4 何嬙
來(lái)自清華大學(xué)、麻省理工學(xué)院的研究人員報(bào)告稱(chēng)，他們利用TALE轉(zhuǎn)錄抑制子（transcription activator–like effector repressor，TALER），模塊化構(gòu)建出了哺乳動(dòng)物基因電路。這一重大的突破性成果發(fā)布在2月2日的《自然化學(xué)生物學(xué)》（Nature Chemical Biology）雜志上。
清華大學(xué)的謝震（Zhen Xie）博士以及麻省理工學(xué)院生物工程系的Ron Weiss教授是該論文的共同通訊作者。謝博士的主要研究方向?yàn)楹铣缮飳W(xué)，著重于哺乳動(dòng)物細(xì)胞分子信息感知處理的基因元件、模塊開(kāi)發(fā)與定量描述，基因線(xiàn)路組裝與基因組整合技術(shù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，以期開(kāi)拓合成生物學(xué)在癌癥基因治療、細(xì)胞治療和疫苗開(kāi)發(fā)上的應(yīng)用。
合成生物學(xué)是以工程學(xué)理論為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)和合成各種復(fù)雜生物功能模塊、系統(tǒng)甚至人工生命體，并應(yīng)用于特定化學(xué)物生產(chǎn)、生物材料制造、基因治療、組織工程等的一門(mén)綜合學(xué)科。它涉及微生物學(xué)、分子生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、遺傳學(xué)、材料科學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科。合成生物學(xué)代表了生物系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)，其誕生可以追溯到20世紀(jì)六七十年代出現(xiàn)的多種技術(shù)和認(rèn)識(shí)，包括基因電路（genetic circuit）的研究、基因轉(zhuǎn)錄的蛋白調(diào)控以及DNA重組技術(shù)等（延伸閱讀：Nature methods：合成生物學(xué) ）。
基因電路是指由一些基本元件構(gòu)成的簡(jiǎn)易基因網(wǎng)絡(luò)，可執(zhí)行特定的功能行為。這些基本元件包括：決定基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子序列、可與核糖體RNA結(jié)合并翻譯成蛋白質(zhì)的mRNA序列、可調(diào)控啟動(dòng)子活性并影響其他蛋白質(zhì)合成的蛋白質(zhì)、可終止轉(zhuǎn)錄的DNA序列、決定蛋白質(zhì)和mRNA穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)域。每個(gè)元件具備特定的功能，最終完成基因電路的整體功能（Q5®超保真DNA聚合酶，超保真聚合酶上佳之選，點(diǎn)擊獲取相關(guān)信息 ）。合理設(shè)計(jì)并采用標(biāo)準(zhǔn)化和可替換的元件，可預(yù)測(cè)性地構(gòu)建出合成基因電路是合成生物學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)。然而，當(dāng)前由于較難獲得特征明確的正交轉(zhuǎn)錄抑制蛋白限制了在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中構(gòu)建復(fù)雜的基因電路。
在這篇文章中，研究人員報(bào)告稱(chēng)他們構(gòu)建出了一個(gè)文庫(kù)，其中包含的26個(gè)可逆性TALER，它們可通過(guò)對(duì)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄起始元件造成位阻來(lái)與新設(shè)計(jì)的合成啟動(dòng)子結(jié)合。研究人員證實(shí)利用TALERs的輸入-輸出轉(zhuǎn)移曲線(xiàn)（transfer curve），可以精確地預(yù)測(cè)模體化組裝的串聯(lián)TALER和基因開(kāi)關(guān)電路。此外，他們還在Hela癌細(xì)胞中證實(shí)，以TALE基因開(kāi)關(guān)作為microRNA的感應(yīng)器，感應(yīng)在HeLa細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)的microRNA，可以提高對(duì)HeLa細(xì)胞進(jìn)行分類(lèi)的精確性。
這一新建的TALER文庫(kù)為模體化操控合成電路提供了一個(gè)有價(jià)值的工具箱，將推動(dòng)可程序化操控哺乳動(dòng)物細(xì)胞，并將幫助更好地理解及利用轉(zhuǎn)錄調(diào)控及microRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則。
