中國科技網訊 據物理學家組織網2月3日報道，美國杜克大學研究人員模仿人體細胞內復雜的基因調控過程，在實驗室造出一種人工系統，能再現多種蛋白質是怎樣相互作用打開一個基因的。這種新系統能幫助那些基礎研究人員，作為他們檢查基因“打開”或“關閉”效果的一種工具，并為開發新的基因療法、促進合成生物學速生研究等領域帶來利益。相關論文在線發表于最近的《自然·方法學》雜志上。

人體細胞大約含有2萬個基因，會產生大量的蛋白質，很多基因也會影響到其他基因的活動。如能理解這些基因之間的相互作用，就能從整體上提高生物醫學研究水平。但在天然系統中，基因之間的相互作用極其復雜。研究人員介紹說，他們模仿這些作用，造出了一些較簡單的基因網絡，如能對其中每個組成部分實現精確控制，就可以用它們來實驗生物傳感、生物計算、再生療法，甚至作為更復雜的天然系統的模型。

“人類基因不僅僅是打開或關閉那么簡單，它們可以在大范圍里不同程度地被激活。天然基因是由許多蛋白質相互作用來調控的，因此在同一生物系統內也會產生不同的結果。”杜克大學普拉特工程學院生物醫學工程副教授查爾斯·杰斯拜奇解釋說，在他們設計的人工系統中，用一種蛋白質來控制基因的活性水平。“我們‘自上而下’地分析了天然的基因網絡，開發出一種‘自下而上’的方法，能模擬多種蛋白質是怎樣通過復雜的相互作用來調控一個基因的。這種方法與一般的遺傳學方法不同，讓我們能打開細胞內部的基因，深入到以往無法觸及的水平。”

指導該實驗的高級研究員帕布羅·皮爾茲-佩內拉說：“目前我們對天然基因調控的基本機制還知之甚少，新系統可以作為一種強有力的探測工具，進一步推動合成生物學發展，提高對哺乳動物的生物編程能力。”

“所有的生物系統都依賴基因調控，生物工程人員要面對的挑戰就是怎樣在人工合成過程中再現這一自然過程。”杰斯拜奇說。對于合成生物學來說，新研究還可作為一種合成蛋白質的新技術，比如一種叫做轉錄激活因子樣效應子（TALEs）的人造酶，幾乎能跟任何基因序列“綁”在一起。這些TALEs很容易生產，人們可以造出大量的TALEs來控制特殊基因。（常麗君）