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基因电路:细菌创造的FM无线电广播

标签:基因电路 细菌
摘要 : 一组由生物学家和工程师组成的团队开发了一种“快速,可调的,转译后结合的”基因回路。

一组由生物学家和工程师组成的团队开发了一种“快速,可调的,转译后结合的”基因回路。

基因电路:细菌创造的FM无线电广播

结合到单细胞内的独立基因,显示在放大镜下的插图,然后通过其中菌落水平上的传感偶联。

编程活细胞提供利用先进的生物学方法转化为能源、农业、水体修复以及医学中的应用前景。通过工程学的启发,研究人员在新出现的人造生物学领域设计了一个小型遗传组分工具盒,充当细胞内的开关功能、逻辑闸、计算器和振荡器。

但是科学家们发现它很难接线将原件连接在一起形成较大的电路充当“遗传程序”。其中最大的障碍是什么?处理数量不多的导线。

加州大学圣地亚哥分校的一个生物学家和工程师组成的团队已经向克服这一阻碍迈出一大步。他们的进步细述在本周Nature期刊在线发表的一篇文章,描述了他们开发的一种快速可调的翻译后耦合的遗传电路。这一进展建立在两年前同组科学家在Nature报道的他们对“生物像素”传感器的发展基础上。

研究人员解决了来自嘈杂的细胞环境导致的高度可变的回路行为问题。一个细胞的组分是混合的、稠密的而且不断地相互碰撞。这使得在程序的不同部分很难再使用零件,限制了可用部分和导线的总数。这些困难妨碍了能够读取细胞环境和指令序列的执行起作用的遗传程序的建立。

该团队的突破涉及一种由FM收音机启发的“频率多路转换”的形式。

“这种回路使我们编码多重独立的环境输入到一种单一的时间序列,” 本文的第一作者加州大学圣地亚哥分校生物工程研究生Arthur Prindle说,“多条信息使用相同的部分被转移。它可以通过使用不同的频率上发送的公共信道的不同信号。”

此项研究由美国国家科学基金会(MCB-1121748)和圣地亚哥系统生物学中心(NIH格兰特P50 GM085764)资助。

文章链接:

Rapid and tunable post-translational coupling of genetic circuits. Arthur Prindle,Jangir Selimkhanov,Howard Li,Ivan Razinkov,Lev S. Tsimring & Jeff Hasty. Nature. Year published:(2014). DOI:10.1038/nature13238

对应Nature杂志: 2014年4月17日Nature杂志精选

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