青年華人學者連發兩篇Cell解析基因網絡

　　早年畢業于北京大學的尹鵬（Peng Yin）教授現就任哈佛大學Wyss研究院助理教授，主要從事分子工程，生物學與信息科學等方面的研究，曾榮獲2010年美國NIH院長創新獎。近期其研究組接連在Cell雜志上發表文章，聚焦合成生物學基因網絡設計。

　　自2000年首次亮相以來，合成生物學研究已經走過了十多個年頭，經過這些年的發展，這門學科已經成為了包含復雜生物系統，構建工程設計的一個充滿活力的研究學科。今年TSRI就獲得了這一領域的一項重大成果：構建出了一種細菌，其遺傳物質中加入了自然中不存在的DNA堿基對。只要供給分子構件，這一獨特細菌的細胞可以幾乎正常地復制這些非天然的DNA堿基。

　　要想構建一個“隨心所欲”的活細胞并不容易，首先需要了解細胞的各種調控元件和相關動態分子機制，由此設計出自己所需的構成元件。在第一篇文章“Toehold Switches: De-Novo-Designed Regulators of Gene Expression”中，尹鵬等人就報道了一種從頭設計（de-novo-designed）的原核細胞調控因子：riboregulators，研究人員將其稱為支點開關。

　　這種開關能對任何序列的同源RNAs作出應答，激活基因表達，從而提供了一種高水平正交性，能用于平均動態范圍400以上工程應用。研究人員還發現這種開關也能整合到基因組中，用于調控內源基因，作為內源性基因的感應器。

　　由此研究人員利用toehold switches單獨調控了12種基因，構建出了一個遺傳環路，這表明這種新設計元件能作為一種通用的強大翻譯調控平臺，用于分子生物學、合成生物學和生物技術中。

　　另外一篇文章則提出了一種以論文為基礎的合成生物學研究平臺。

　　合成基因網絡在重編程和生物機體改寫方面具有廣泛的用途，然而迄今為止還沒有一種方法，能利用這種網絡的強大功能。在這篇文章中，研究人員提出了一種體外基于論文的平臺，為合成生物學家進行安全有效的實驗室外研究提供了可供選擇的強大場所。

　　文章的另外一位作者，來自波士頓大學的James J. Collins教授是合成生物學的前沿科學家之一，這些科學家希望能創造出人工的生物體。合成生物學還是處于萌芽階段的學科，許多優秀的青年科學家用證明概念性的實驗相互稱奇并且發表充斥著整頁的數學公式的研究論文。而Collins是創造出由合成生物學發展的先進商業化技術的第一人。更進一步，他證明合成生物學已經為市場做好了準備，這遠遠快于其他人的預期。

　　這位教授曾在2004年第一次描述的最有前途的一項技術是一個RNA核糖調控子。它包含一段DNA序列，這段序列在經過基因工程改造過的病毒的攜帶下，整合到宿主細菌的基因組上。這段DNA接著產生一個環狀的信使RNA，信使RNA結合到核糖體(細胞內蛋白質工廠)上，就可以阻斷特定蛋白的生產。同樣，調控子也可以干相反的事情。為了開始合成這種蛋白質，也可以命令調控子停止阻斷核糖體。實際上，核糖體調控子使得科學家以接近100%的準確度和效率來控制蛋白質的生產。