一种控制微生物群体基因表达的新方法

在广泛范围内控制基因表达的能力对许多领域至关重要，包括生物工程、疾病检测和环境监测。由生物医学工程和分子遗传学与微生物学教授游凌冲博士领导的研究开发了一种可以更好地调节基因表达的系统，该系统可以应用于生物传感器、毒素生产和代谢途径调节

受免疫系统的启发，You教授和团队的ADEPT系统（通过可编程基因转移扩增动态基因表达）根据环境线索扩增或抑制特定细胞群。他们的研究发表在《自然化学生物学》上

该系统通过调节质粒的行为来工作，质粒是小的环状DNA分子。质粒在分子生物学中用于构建基因回路，因为它们易于修饰，可以促进基因表达。然而，质粒拷贝数可能会波动，导致细菌种群内基因表达不一致

通过平衡CRISPR-Cas介导的切割和基因转移，ADEPT动态控制单个细胞内的质粒拷贝数和群体中携带质粒的细胞比例，从而在放大的动态范围内调节集体基因表达

ADEPT可以通过调节质粒行为来控制微生物群落中的基因表达，如质粒的转移、丢失和对细胞功能的影响。与在单细胞水平上操作的传统方法不同，ADEPT能够控制整个群体的基因表达，从而提供更大的灵活性和可扩展性

ADEPT已经证明了其在调节基因表达方面的有效性，并在四硫酸盐（TTR）生物传感器上进行了测试，这是一种与炎性肠病相关的诊断工具。这突显了ADEPT在现实应用中调节基因表达的潜力

随着研究的进展，ADEPT可以扩展到设计复杂的微生物群落，为合成生物学、环境监测和生物医学提供强大的工具

“ADEPT的灵活性开辟了许多可能性，”你说 More information: Hye-In Son et al, Population-level amplification of gene regulation by programmable gene transfer, Nature Chemical Biology (2025). DOI: 10.1038/s41589-024-01817-9

Journal information: Nature Chemical Biology