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研究人员发布基因工程标准化元件
点击次数：272 发布时间：2013/3/15
在美国国家科学基金会的资助下，BIOFAB于2009年在加州成立，该机构旨在建立标准化的DNA序列元件，以便更好的控制基因表达，推动合成生物学的发展。利用这些标准化的DNA序列，生物学家们只需插入各种基因就能够进行工程改造，获得生产药物或者执行其他任务的特殊细胞。
BIOFAB就像是一家特殊的工厂，专门开发基因工程所需的DNA工具。日前，BIOFAB推出了他们的批产品，能够在大肠杆菌中精确控制基因表达的DNA序列元件。
人们发现，即使是在相当成熟的表达体系中（如E. coli），插入基因的表达也并不一定符合预期，这是目前合成生物学面临的一个关键性障碍。
基因表达包括RNA转录和蛋白翻译，要想在细胞中表达目的基因，就需要在其上游添加一些识别序列。例如，合成RNA转录本需要启动子序列，而蛋白翻译需要核糖体结合位点RBS。过去三十年来，科学家们积累了大量上述序列，并利用它们来表达目的基因。不过，有些序列能力强，有些序列能力弱，导致RNA和蛋白的合成水平并不稳定。
BIOFAB的Drew Endy和Adam Arkin在本周的《自然—方法学》（Nature Methods）杂志上发表了两篇文章，指出上述DNA元件的作用效果难以预测。他们领导研究人员将许多不同的启动子-RBS序列组合，插入到编码荧光蛋白的基因前，然后检测其中的蛋白合成水平。研究显示，其后搭配的基因不同，各组合的作用效果也大相径庭。
文章还引用了此前的一项发现指出，希望以特定水平表达蛋白的科学家们，实际只有50%的几率获得所需产量。这种基因表达的随意性是合成生物学家们面临的主要挑战，因为他们往往需要建立多基因表达的系统。
为此，BIOFAB研究团队为大肠杆菌E. coli设计了不干扰下游DNA的启动子和RBS序列。这些元件的作用效果与搭配的目的基因无关，能够帮助科学家们更严格的控制基因表达。研究显示，采用这些元件，大大提升了基因表达水平达到预期的几率（约93%）。现在，研究者们可以通过网络免费获取这些序列（见http://www.biofab.org/data），Arkin的一些同事已经开始从中受益。
