科學家發明光調控基因表達系統

2020-12-04 科學網

 

我國科學家在合成生物學與光遺傳學前沿領域獲得重要突破，發明了一種簡單實用的光調控基因表達系統，將可以廣泛應用於基礎研究領域，並可能用於光動力治療。國際權威學術期刊《自然—方法學》2月12日在線發表了華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室、藥學院楊弋課題組獨立完成的這項研究成果。

 

據悉，這篇關於LightOn系統的論文，是我國科學家在該《自然》子刊發表的首篇論文。由於此研究的重要性，該雜誌編輯還對楊弋進行了專訪，並將在3月份正式出版的「The Author File」欄目上刊出該發現的背景故事。

 

這也是楊弋課題組繼2011年10月在《細胞—代謝》雜誌發文以來，再次在國際權威學術期刊上發表合成生物學領域的研究論文。

 

合成生物學與光遺傳學都是最近幾年剛剛興起的前沿生物領域。光是自然界中最普遍、最易獲得的物質之一，相對於傳統的化學小分子誘導劑來說，光誘導劑不僅成本低廉容易獲取，而且還能夠在時間和空間上精確調控，因此利用光作為誘導劑來調控基因表達、進而調控生命體的各種新陳代謝活動是生物學家們一直在追求的目標。然而，以往的方法由於技術的複雜性與局限性很少得到應用。

 

楊弋課題組利用合成生物學的方法，成功開發出一種簡單、穩定、容易使用的光調控基因表達系統。該系統稱為LightOn系統，由一個光調控的轉錄因子和含有目的基因的轉錄單元構成。在藍光存在的情況下，轉錄因子能夠迅速被激活，從而啟動目的基因的轉錄與表達。

 

「該系統不僅具有誘導表達效率高、背景低、激活快、表達量可調節等普通誘導表達系統也有的優點，還能夠在時間和空間上精確、可逆地控制目標基因的表達水平。」楊弋介紹說，王雪、陳顯軍等博士生利用該系統在小鼠活體內進行實驗，實現了紅色螢光蛋白在小鼠肝臟的指定區域的光控表達。

 

與此同時，該課題組還用光來控制胰島素的表達與分泌，成功地將患有Ⅰ型糖尿病小鼠的血糖降到較低水平。

 

有關專家認為：「該系統使人們以前所未有的精度來控制基因的表達，不僅可以廣泛應用於生命科學領域研究，還將為糖尿病等人類疾病提供一種在時間和劑量上精確控制的基因治療新途徑。」（來源：中國科學報 黃辛）

 

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