我國科學家開發(fā)精準可控的哺乳動物細胞基因表達系統(tǒng)

日期： 2023年04月13日　10:14 來源：科技部生物中心  

哺乳動物細胞中，精確調(diào)控基因線路對于細胞適應(yīng)環(huán)境、穩(wěn)態(tài)維持和發(fā)育分化等生理功能至關(guān)重要。關(guān)鍵基因表達過量或不足都可能導(dǎo)致癌癥等疾病，而多個細胞命運決定因子的表達劑量也是重塑細胞命運分化和發(fā)育的關(guān)鍵因素。但在哺乳動物細胞中，基因表達受到基因順序、基因組位置等多種復(fù)雜因素的影響，使得精確控制基因表達劑量變得非常困難。因此，亟需開發(fā)模塊化、不受細胞類型影響且可編程的基因表達系統(tǒng)。

近期，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院合成生物學研究所和北京大學的研究人員開發(fā)了一種模塊化、獨立于宿主的正交型轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)。該系統(tǒng)由正交型啟動子庫和單體RNA聚合酶（RNA polymerase，RNAP）組成，通過將RNA加帽酶與單體RNAP融合，可確保原核來源的單體RNAP在哺乳動物細胞中按照“跨域”方式實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾、出核和翻譯等真核系統(tǒng)蛋白質(zhì)表達的必需步驟。該研究還建立了基于胞內(nèi)資源競爭和結(jié)合能的定量熱力學理論模型，可以實現(xiàn)對哺乳動物細胞中多個基因表達劑量的精確設(shè)計和預(yù)測。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Nature Communications》雜志上，題為“Precise programming of multigene expression stoichiometry in mammalian cells by a modular and programmable transcriptional system”。

綜上，該研究通過在哺乳動物構(gòu)建人工正交轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)，實現(xiàn)了單個和多個啟動子轉(zhuǎn)錄活性的精準微調(diào)，構(gòu)建了具有預(yù)測能力的多基因表達量的定量熱力學模型。該定量模型已應(yīng)用于甲型流感病毒（H1N1）病毒樣顆粒組分與產(chǎn)量的優(yōu)化設(shè)計，同時也為多種蛋白質(zhì)表達的劑量依賴性控制提供了一個平臺，可應(yīng)用于先進的疫苗工程和其他治療應(yīng)用。

注：此研究成果摘自《Nature Communications》雜志，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點和立場，僅供參考。