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中國(guó)科技網(wǎng)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)2月3日?qǐng)?bào)道，美國(guó)杜克大學(xué)研究人員模仿人體細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的基因調(diào)控過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)室造出一種人工系統(tǒng)，能再現(xiàn)多種蛋白質(zhì)是怎樣相互作用打開(kāi)一個(gè)基因的。這種新系統(tǒng)能幫助那些基礎(chǔ)研究人員，作為他們檢查基因“打開(kāi)”或“關(guān)閉”效果的一種工具，并為開(kāi)發(fā)新的基因療法、促進(jìn)合成生物學(xué)速生研究等領(lǐng)域帶來(lái)利益。相關(guān)論文在線發(fā)表于最近的《自然·方法學(xué)》雜志上。

人體細(xì)胞大約含有2萬(wàn)個(gè)基因，會(huì)產(chǎn)生大量的蛋白質(zhì)，很多基因也會(huì)影響到其他基因的活動(dòng)。如能理解這些基因之間的相互作用，就能從整體上提高生物醫(yī)學(xué)研究水平。但在天然系統(tǒng)中，基因之間的相互作用極其復(fù)雜。研究人員介紹說(shuō)，他們模仿這些作用，造出了一些較簡(jiǎn)單的基因網(wǎng)絡(luò)，如能對(duì)其中每個(gè)組成部分實(shí)現(xiàn)精確控制，就可以用它們來(lái)實(shí)驗(yàn)生物傳感、生物計(jì)算、再生療法，甚至作為更復(fù)雜的天然系統(tǒng)的模型。

“人類基因不僅僅是打開(kāi)或關(guān)閉那么簡(jiǎn)單，它們可以在大范圍里不同程度地被激活。天然基因是由許多蛋白質(zhì)相互作用來(lái)調(diào)控的，因此在同一生物系統(tǒng)內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。”杜克大學(xué)普拉特工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程副教授查爾斯·杰斯拜奇解釋說(shuō)，在他們?cè)O(shè)計(jì)的人工系統(tǒng)中，用一種蛋白質(zhì)來(lái)控制基因的活性水平。“我們‘自上而下’地分析了天然的基因網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)發(fā)出一種‘自下而上’的方法，能模擬多種蛋白質(zhì)是怎樣通過(guò)復(fù)雜的相互作用來(lái)調(diào)控一個(gè)基因的。這種方法與一般的遺傳學(xué)方法不同，讓我們能打開(kāi)細(xì)胞內(nèi)部的基因，深入到以往無(wú)法觸及的水平?！?/p>

指導(dǎo)該實(shí)驗(yàn)的高級(jí)研究員帕布羅·皮爾茲-佩內(nèi)拉說(shuō)：“目前我們對(duì)天然基因調(diào)控的基本機(jī)制還知之甚少，新系統(tǒng)可以作為一種強(qiáng)有力的探測(cè)工具，進(jìn)一步推動(dòng)合成生物學(xué)發(fā)展，提高對(duì)哺乳動(dòng)物的生物編程能力?！?/p>

“所有的生物系統(tǒng)都依賴基因調(diào)控，生物工程人員要面對(duì)的挑戰(zhàn)就是怎樣在人工合成過(guò)程中再現(xiàn)這一自然過(guò)程?！苯芩拱萜嬲f(shuō)。對(duì)于合成生物學(xué)來(lái)說(shuō)，新研究還可作為一種合成蛋白質(zhì)的新技術(shù)，比如一種叫做轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)子（TALEs）的人造酶，幾乎能跟任何基因序列“綁”在一起。這些TALEs很容易生產(chǎn)，人們可以造出大量的TALEs來(lái)控制特殊基因。（常麗君）