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杜克大学普莱特工程学院的生物医药工程助理教授Charles Gersbach说：“我们知道,人类基因不仅仅能被开启或关闭,并且可以被激活并达到任何的水平范围.现有的工程系统利用一个蛋白来控制基因激活的水平.然而我们知道,天然的人类基因是被数十种蛋白质的相互作用调控的,因此可以在一个活体系统中产生复杂的结果.”“相比于典型的遗传学研究以一个自上而下的模式分解自然基因网络,我们开发了一个自下而上的方法,这使得我们能人为地模拟在自然条件下调控一个基因的许多蛋白质之间的复杂互作.”Gersbach说,“此外,这种方法还允许细胞内基因的表达达到以前不可能完成的水平.”
这些实验由Gersbach实验室的资深科研人员Pablo Perez-Pinera完成,相关结果发表在Nature Methods杂志上.该研究由美国国立卫生研究院、国家科学基金会、Hartwell基因会和优生优育基金会资助.
人类细胞有大约2万种基因,它们能编码众多的蛋白质,其中的很多影响了其它基因的行为.了解这些蛋白之间的互作能够极大的促进科学家们在生物医学各个领域的研究.然而由于这种天然系统的复杂性,合成生物学家们创造了简单的基因网络来对每一个组分做出精细的调控.这些科学家们能够将这些网络应用在生物传感、生物信息学或再生医学上,或利用它们作为模型来研究更复杂的天然系统.
Perez-Pinera说：“这个新系统能够成为研究目前知之甚少的天然基因调控基础机制的一个更加强有力的新工具.利用这种方法,我们能加强哺乳动物系统中合成生物学和生物编程的能力.”这项最新发现为利用该新技术构建名为转录激活剂的合成蛋白质提供了可能.例如感受器(TALEs),它是一种能被改造并用来绑定几乎所有基因序列的人工酶.因为这些TALEs能被很容易的制造,所以研究人员能够利用它们中的许多来调控特异的基因.Gersbach说：“全部的生物系统依赖基因调控,生物工程研究人员所面临的挑战是试图利用合成的方法重建发生在自然中的过程.”