前沿 2018-04-13 20:04

莱斯大学研究人员开发出可调整双组分生物传感器的新技术

蓝格 摘自 美国莱斯大学新闻网

【据美国莱斯大学新闻网2018年4月12日报道】莱斯大学的合成生物学家Jeffrey Tabor的实验室引入了一种新的技术,可以对双组分系统的灵敏度进行调整,这是一种细菌用来感知各种刺激的蛋白质。双组分传感器是由一组基因编码的传感器组成的,细菌利用这些传感器来感知特定的输入,并对特定的基因做出反应,以应对环境的变化。研究人员通过计算机建模和实验,他们发现磷酸酶活性对细胞的调节和信号传递至关重要,可对双组分系统的检测阈值产生显著影响。研究人员首先用数学模型验证了这个假设,然后进行了实验。结果表明,这种突变使硝酸盐传感器的效率提高了100倍。Tabor的实验室继续在双组分系统中进行验证,他们在64%的传感器中识别出一个“热点”氨基酸组氨酸激酶,可以突变以调节灵敏度。研究人员还利用这项技术设计了一种土壤细菌(枯草芽孢杆菌),它能对土壤中硝酸盐浓度进行感知和反应。这个系统可以与正在开发的通路相结合,以培养土壤细菌,保持土壤最适氮水平。这项技术依赖于信号通路,自然传感器分子告诉细胞停止、启动或修改蛋白质的生产。在模拟和实验中,研究人员突变了组氨酸激酶蛋白质,它能检测到输入并释放与反应调节器结合的磷酸基。再与DNA结合,激活基因表达。当输入缺失时,传感器组氨酸激酶作为磷酸酶,并去除磷酸基。当这种情况发生时,反应调节器就会从DNA上脱落,不再激活基因表达。对组氨酸激酶进行突变,有利于将信号打开或关闭,可用于控制反应调控器的动作,从而产生所需蛋白质的数量。因此,可以使用磷酸酶活性增强或减弱来调节输入。

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