中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)工程研究中心研究員劉陳立團(tuán)隊(duì),近日在細(xì)菌細(xì)胞周期控制領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展,相關(guān)論文“擾動細(xì)胞尺寸探尋大腸桿菌細(xì)胞周期”發(fā)表于《美國科學(xué)院院刊》。
不同物種細(xì)胞的基因組序列各不相同,其細(xì)胞形態(tài)與大小也各異。即使基因組序列完全一致的細(xì)胞,其形態(tài)與大小也并非一成不變。以大腸桿菌細(xì)胞為例,不同的培養(yǎng)條件下其細(xì)胞大小的差異可以高達(dá)10倍;細(xì)胞越大,DNA就越多。那么細(xì)菌是如何協(xié)調(diào)細(xì)胞個體大小和細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制兩個事件呢?這個問題已經(jīng)困擾了科學(xué)家60多年。如果能在維持細(xì)胞正常生理狀態(tài)的前提下對其形態(tài)大小進(jìn)行調(diào)整,將能更好地回答這個問題。
劉陳立團(tuán)隊(duì)將合成基因回路引入細(xì)胞中,在正常生理?xiàng)l件下,通過改變目標(biāo)基因的表達(dá)水平精確定量控制細(xì)胞的直徑或長度。研究提示,細(xì)胞通過控制DNA復(fù)制的起始來協(xié)調(diào)細(xì)胞個體的大小,二者之間的關(guān)系可以用一個簡單的數(shù)學(xué)公式來描述。這一公式具有廣泛的適用性,既可以描述不同生長速率條件下的細(xì)胞大小,也適用于描述細(xì)胞直徑或長度的擾動后細(xì)胞大小發(fā)生的改變。基于該定律,結(jié)合定量調(diào)控特定蛋白表達(dá)水平的基因回路,人們可以根據(jù)實(shí)際需求輕松設(shè)計(jì)并建造出特定長寬的細(xì)菌細(xì)胞。