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          生物学家设计用于基因表达的插头和播放控制器
          UT系统协作产生模块化方法,用于改变细胞应答

          从两个美国德州大学系统机构的研究人员设计的,可重新连接基因反应途径的生物成分,创造了具有广泛的潜在应用设计新的细胞行为的模板。

          左起:达拉斯德州博士生鲜丽江,博士。 faruck morcos,在达拉斯德州生物科学助理教授,博士和陈锦荣,在UT泰勒生物学和生物化学助理教授创建用于在细胞中改变基因表达的方法一起工作。

          博士。 faruck morcos 德克萨斯大学达拉斯分校和 博士。陈锦荣 UT泰勒的合作进行了阻遏的模块化版本 - 阻断遗传指令中的蛋白质。

          在一个 最近发表在 核酸研究,他们提出了一个新的战略,以创建活细胞可通过报告蛋白检测多个信号。他们的工作,这在医疗诊断潜在的应用,从名为合成生物学的交叉学科起源。

          “合成生物学的目标是利用现有的生物系统来开发解决方案的问题,说:” morcos,生物科学在达拉斯德州的助理教授。 “这是一个工程方法生物学。”

          该研究小组的目标是建立一个将居住在病人的身体和检测各种症状诊断的细胞。症状消退后,该工程化的细胞可以同时响应于特定关断“复位”信号,使得如果症状再次出现他们可以监控。

          这些活的诊断是基于蜂窝式机械调节基因表达的发展。在活细胞中,基因持有用于制造执行各种处理的蛋白质的指令。这些指令是用一种称为转录过程复制。来自环境或其他小区的信号激活这些复印机。的DNA链,其中的转录开始的段被称为启动子。

          在某些情况下,阻遏剂可以连接到一个启动子,被复制阻断基因区段和覆盖它的指令。由于在其中已经发生演变方式,每个阻遏是在目的非常特定的。

          “一个特定的信号,控制特定基因是否得到表达,”议员,生物学和生物化学的德州泰勒的助理教授说。 “这些相互作用是这样的个性化,它已经难以工程师,要么使用一个信号通过多个启动子控制基因表达或使用多个信号来控制在相同启动子的工具。这个刚性带来创造新的细胞行为的一大挑战“。

          研究小组设计的阻遏来解决这个问题。它们的合成阻抑分子由用于信号检测和启动子识别不同的,模块化的蛋白区段可以被分离并用其他阻遏段重新组合的。像一个通用遥控器,可以发送各种信号到多个设备,交换段改变了将被阻止的目标。

          我们的算法找到的东西,这些相关蛋白片段的共同点,已经通过进化微调功能。这些特征表明兼容性得分。这是该研究的第一阶段 - 建立这种的是,据我们所知,以前从来没有建成的生物电路。

          博士。 faruck morcos,在达拉斯德州生物科学助理教授

          但随机配对的蛋白质片段会像试图使用遥控器上的硬件所有厂商 - 兼容性是不确定的,虽然你的电视更可能比你的微波炉做出回应。因此研究人员开发了一个计算机模拟程序来预测哪些配对应该是卓有成效的。

          “我们的一些混合阻遏比别人更多的功能,” morcos说,“所以我们开始着手了解兼容性的分子基础。”

          “如果我们能弄清楚为什么某些配对是不兼容的,我们可以学习如何对它们进行修改,以使他们的工作。”陈补充道。

          球队可以以87%的准确度启动子,信号装置配对是否起作用预测。

          “我们的算法找到的东西,这些相关蛋白片段的共同点,已经通过进化微调功能。这些特征表明兼容性得分,” morcos说。 “这是该研究的第一阶段 - 建立这种生物电路的是,据我们所知,以前从来没有建成。”

          正在使用的组阻遏蛋白,称为LACI家庭,拥有超过70,000已知的变化 - 但只有少数进行了表征。这阻遏家族的选择是因为在合成生物学其频繁使用和由于先前的研究中涉及瓒确定了其独特的信号检测和启动子识别模块。

          “LACI家族成员在许多物种使用的细胞内,并且在该环境感测信号来控制基因的表达,” morcos说。

          达拉斯德州博士生贤江率领的计算工作量建模模块的兼容性,而雷伊页。迪马斯,在陈的实验室技术员谁加入了这个项目,而在UT泰勒本科,曾在建设和实验检验这些杂种。

          “我们不知道,每个LACL家庭成员可以检测到信号,” morcos说。 “因此,我们正在创建互动的图书馆,并为更多的这些LACI阻遏物的特点,我们的知识基础的增长。”

          江泽民阐述了图书馆的有效性与谁选择了一个基因压制研究员的一个例子,并且知道它的启动子。

          “这个库是所有研究人员的工具,”江说。 “他们可以利用我们的兼容性模型预测,如果他们工程师的任何蛋白质会阻止转录与否。或者他们可以使用我们已经设计了蛋白质片段“。

          该研究的第二阶段证明了这种技术可以如何工程师的细胞的行为为有益的目的:生活,可以测量多个生理参数诊断细胞。

          该系统将采用以表明它已经收到一个信号,一个积极的结果,研究人员描述为“拨动开关”是什么 - 高血糖等。则开关会发出指令以接通荧光灯。

          “开关控制荧光报告基因的表达,” Chan说。 “我们可以建立倍数这些开关,每一个参数 - 病原体的存在,血糖水平,等等。”

          这样的系统也将使用一个“主复位”信号,以关闭所有的灯,以便另一种解读可以稍后拍摄。

          “在一个家庭报警系统,多路信号触发不同的报警 - 在门口,窗口,车库,等等,” morcos说。 “每个报警可以独立打开,但是从你的控制面板,一个代码将关闭所有设备。”

          这个正在进行的项目部分由国家科学基金会的支持 发放 (奖#1914538),以及援助得克萨斯系统冉冉升起的新星(科学技术获取和保留)计划和韦尔奇基金会的大学。何塞·阿尔维托·拉巴斯,博士生在法国理工学院,也是论文的作者。

          媒体联系方式: 媒体关系办公室,达拉斯德州,(972)883-2155, [电子邮件保护].

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