据物理学家组织网报道，美国杜克大学研究人员模仿人体细胞内复杂的基因调控过程，在实验室中成功构建出一种人工系统，能够再现多种蛋白质如何相互作用以开启一个基因。这一新系统为基础研究人员提供了一种工具，用于检查基因的“开启”或“关闭”效果，并为开发新型基因疗法、推动合成生物学快速发展等领域带来潜在利益。相关论文在线发表于《自然·方法学》杂志上。

人体细胞大约含有2万个基因，产生大量蛋白质，许多基因也会影响其他基因的活动。理解这些基因之间的相互作用，有助于从整体上提升生物医学研究水平。然而，在天然系统中，基因之间的相互作用极其复杂。研究人员模仿这些作用，构建了较简单的基因网络，通过精确控制每个组成部分，可用于生物传感、生物计算、再生疗法，甚至作为更复杂天然系统的模型。

“人类基因不仅仅是打开或关闭那么简单，它们可以在大范围内不同程度地被激活。天然基因由许多蛋白质相互作用调控，因此在同一生物系统内也会产生不同的结果。”杜克大学普拉特工程学院生物医学工程副教授查尔斯·杰斯拜奇解释说。在他们设计的人工系统中，用一种蛋白质来控制基因的活性水平。“我们‘自上而下’地分析了天然基因网络，开发出一种‘自下而上’的方法，模拟多种蛋白质如何通过复杂相互作用调控一个基因。这种方法与一般遗传学方法不同，让我们能打开细胞内部的基因，深入到以往无法触及的水平。”

指导该实验的高级研究员帕布罗·皮尔兹-佩内拉说：“目前我们对天然基因调控的基本机制还知之甚少，新系统可以作为一种强有力的探测工具，进一步推动合成生物学发展，提高对哺乳动物的生物编程能力。”

“所有的生物系统都依赖基因调控，生物工程人员要面对的挑战就是如何在人工合成过程中再现这一自然过程。”杰斯拜奇说。对于合成生物学而言，新研究还可作为一种合成蛋白质的新技术，例如一种名为转录激活因子样效应子（TALEs）的人造酶，几乎能与任何基因序列结合。这些TALEs易于生产，人们可以制造大量TALEs来控制特定基因。（常丽君）