合成生物学让微生物成为“振荡电路“

让细菌变成“呼吸灯”？合成生物学的发展使得科学家们将越来越多的奇思妙想变为了现实。最近发表于科学杂志的一篇文章，研究者设计了一种较以往合成生物学基因回路更复杂的双菌回路，并且实现了不同菌之间的信号传递和稳定的、群体性的反应。

目前大多数合成生物学基因回路构建为单一，同基因型的细胞群。合成生物学的一个挑战是创造出一个可以实现特殊群体行为的协同的微生物系统。这样的系统利用细胞之间的信号传导机制来控制不同细胞的基因表达。在该研究中，作者构建了了两种经过不同改造的大肠杆菌，一种称为“激活”菌株，另一种称为“抑制”菌株，只有当这两株菌共同培养时，会产生稳定的同步振荡荧光信号。

该系统中的两种菌株分别通过酶催化产生两种不同信号分子并均可对其产生转录响应。“激活”菌株可以产生C4-高丝氨酸内酯（C4–homoserine lactone ，C4-HSL），可以诱导相应启动子激活两个菌株中靶基因的转录。而“抑制”菌株产生的3-OHC14-HSL通过LacI的作用抑制靶基因的转录。通过两株菌中受不同信号激活和抑制的启动子调控的信号分子合成酶以及降解酶的表达，研究者实现了双信号的偶联的正、负反馈循环，并且仅在双菌共培养时表现出群体水平的荧光信号振荡。

汪庆卓 摘译 http://www.sciencemag.org/content/349/6251/986.full

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