PNAS教你如何調控基因表達
日期：2012-09-05 08:15:02
在幾乎所有細胞進程中，基因表達都扮演了一個關鍵作用，雖然不少研究證明誘導型啟動子能通過基因表達水平修飾，幫助科學家們深入了解調控網絡，但是這種方法依然存在一些不足之處。具體來說，這種方法的作用局限于一些相對短期，群體規模效應的研究。
近期來自法國INRIA研究所和CNRS研究所的研究人員證明，一種外部反饋回路（external feedback loop）能用于單細胞基因表達，進行精確嚴謹的多代調控。
研究組構建了一種實時的，閉環調控的基因表達平臺，這個平臺整合了顯微技術，微流體，和自動成像原軟件，量化技術和模型預測控制技術。他們指出，這種技術能在群體和單個細胞水平，進行包含時間常數和時間變量靶向表達譜（time-varying target expression profiles）的長期調控，這種實時調控可以避免基因表達隨機性的影響。研究人員預期這種方法將能用于改善復雜，合成設計細胞網絡的性能。
這項研究公布在《美國國家科學院院刊》（PNAS）雜志上。
文章作者Gregory Batt表示，他們在研究中遇到了不少挑戰，“由于基因表達是一個相對較緩慢的過程”，“因此我們不得不進行長期的實驗——每次持續15小時——來證明基因表達的有效調控。每個實驗都延伸到了酵母細胞的許多代，平臺每一個部分也都必須相應的調整。
這項研究的一個重要方面在于，研究提供的證據表明，實時監控能從動力學上避免基因表達隨機性的影響。 “我們進行了兩種類型的實驗，”Batt說，“首先我們檢測了顯微視場中所有細胞的熒光信號，并用細胞平均熒光作為調控標準。在第二種情況下，我們只聚焦于一個細胞，在實驗開始時隨機選擇，并且把這個細胞的熒光信號作為調控標準。
然后我們觀察一個細胞的熒光靶值周圍的波動，結果表明這個波動從統計學上來說，單個細胞比當它們作為一個群的成員要小。”
這項研究除了能應用于除了系統和合成生物學，Batt還認為，“我們的平臺也吸引了計算生物學家的興趣，因為它鋪墊了在線選擇模式和在線調控模式的道路”，在這個設備中，可以實時進行分析和解釋，因此模型也就可以成為最有效的形式。
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