加州大学圣地亚哥分校的研究人员发明了一种控制跨细菌菌落基因表达的新方法。该方法涉及到工程动态DNA拷贝数变化。研究结果发表在2017年7月10日的在线《自然遗传学》（ Nature Genetics）上，由美国国家科学基金会资助。
目前，控制或编程细菌细胞的方法涉及转录和转录后调控。由生物学和生物工程教授Jeff Hasty领导的加州大学圣地亚哥分校的研究人员，联合加州大学圣地亚哥分校微生物组创新中心的成员描述了一种新的方法，该方法涉及到切割被称为“质粒”的细菌DNA环状片段，有效地破坏DNA从而关闭调控功能。
研究结果还阐明了如何通过增加DNA浓度以开启基因合成通路。通过控制DNA拷贝数，研究人员可以有效调控基因表达。
合成生物学是一门工程学科，它可以通过改变生物系统来实现某些目的。该领域于2000年建立，它主要描述生物合成通路，是设计细胞用来执行某些功能的一部分，类似于电子电路的工作方式。同样地，与电子电路类似，由生物通路执行的任务可以开启和关闭。与此同时，研究人员还描述了“基因时钟”的操作：将基因按照特定的顺序排列，这样它们就会在特定的时间打开。这种方法可以帮助研究人员了解自然界的“振荡器”，比如我们的睡眠—觉醒节律周期。
现在，Hasty和他的团队正在为合成生物学家的工具箱添加一个新的工具—一个可以让研究人员协调细菌细胞中的子过程的“主时钟”。研究人员使用了一种从酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中提取的核酸内切酶，与包含核酸酶识别序列的质粒一起表达，使质粒拷贝数暂时降低，低于细胞正常水平。
研究人员推断，这种方法可以用来调控一整套基因和启动子，并通过他们之前研究成果（点击查看）中构建的通路来验证了他们的想法，在跨大肠杆菌细胞菌落中产生了持续循环的DNA质粒浓度。该循环使用了一种已知的小分子AHL来协调跨细菌菌落间的基因表达。被启动子激活的AHL基因也被激活，得益于AHL的这种正向反馈环，更多的AHL积累，并产生更多的AHL。因为AHL是小分子，足以在细胞间扩散并启动相邻细胞中的启动子，并进而激活其调控的基因表达而达到较高的浓度，导致所知的群体感应现象。
（冯若燕 编译 ）
