基因可以对信号中的编码信息做出反应

北卡罗来纳州立大学的新研究表明，基因能够识别和响应光信号中的编码信息，并完全过滤掉一些信号。该研究展示了单一机制如何触发同一基因的不同行为，并在生物技术领域得到应用。

“这里的基本思想是，你可以在基因接收的信号动力学中编码信息，”该工作论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程助理教授 Albert Keung 说。“因此，信号的呈现方式不是简单的存在或不存在，而是重要的。”

在这项研究中，研究人员修改了酵母细胞，使其具有在细胞暴露于蓝光时产生荧光蛋白的基因。

这是它的工作原理。称为启动子的基因区域负责控制基因的活动。在经过修饰的酵母细胞中，一种特定的蛋白质与基因的启动子区域结合。当研究人员在该蛋白质上照射蓝光时，它会接受第二种蛋白质。当第二种蛋白质与第一种蛋白质结合时，该基因就会变得活跃。这很容易检测，因为激活的基因会产生在黑暗中发光的蛋白质。

然后研究人员将这些酵母细胞暴露在 119 种不同的光模式下。每个光模式在光强度、每个光脉冲的长度以及脉冲发生的频率方面都不同。然后，研究人员绘制出细胞响应每种光模式而产生的荧光蛋白的数量。

人们谈论基因被打开或关闭，但它不像电灯开关，更像是调光开关——基因可以被激活一点点、很多，或介于两者之间。如果给定的光模式导致产生大量荧光蛋白，则意味着光模式使基因非常活跃。如果光模式仅导致产生少量荧光蛋白，则意味着该模式仅触发了基因的轻度活动。

“我们发现不同的光模式可以在基因活动方面产生非常不同的结果，”该论文的第一作者、最近获得博士学位的 Jessica Lee 说。毕业于北卡罗来纳州。“对我们来说，最大的惊喜是输出与输入没有直接关系。我们的预期是信号越强，基因就越活跃。但事实并非一定如此。一种光模式可能使基因明显比另一种光模式更活跃，即使两种模式都将基因暴露在相同数量的光下。”

研究人员发现，所有三个光模式变量——光的强度、光脉冲的频率以及每个脉冲持续的时间——都可以影响基因活动，但发现控制光脉冲的频率可以让他们对基因进行最精确的控制。活动。

“我们还使用这里的实验数据开发了一个计算模型，帮助我们更好地理解为什么不同的模式会产生不同水平的基因活动，”该论文的合著者和博士生 Leandra Caywood 说。北卡罗来纳州立大学的学生。

“例如，我们发现，当你将快速的光脉冲非常紧密地聚集在一起时，你获得的基因活动比你从施加的光量中预期的要多，”Caywood 说。“使用该模型，我们能够确定这种情况正在发生，因为蛋白质不能足够快地分离并重新聚集在一起以响应每个脉冲。基本上，蛋白质没有时间在脉冲之间完全分离，因此需要花费更多时间连接——这意味着基因花费更多时间被激活。了解这些动态对于帮助我们弄清楚如何使用这些信号更好地控制基因活动非常有用。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！