感光蛋白：精确控制基因的“开关”

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    [生物通讯]一种新遗传学技术使得打开和关闭基因就如同轻弹一下电灯开关一样容易。这个方法利用了植物的感光蛋白，用于帮助生物学家精确查明个体基因是如何刺激胚胎发育以及产生癌症和其它疾病大有希望。

    为检查一种特殊蛋白究竟如何能够控制胚胎发育或诱发癌症，研究人员需要能够在特定时间开关特定组织的基因的技术。现今最佳的开关基因方法仍然比较笨拙。他们要用激素或药物来激活基因，这往往会引发出乎意料的后果如打开未知基因、大幅度改变组织、基因在研究人员需要它们关闭后仍然保持打开状态等。

    来自加州大学伯克利分校的Peter Quail和他的同事灵感突发，意识到植物对于开关基因可能会有所帮助。一种叫做光敏色素（phytochrome）的蛋白能够帮助在一年中适当的时候打开基因以启动种子的萌发和开花。光敏色素是植物体本身合成的一种调节生长发育的色蛋白。由蛋白质及生色团2部分组成。所有具光合作用的植物（光合细菌除外）均含有光敏色素，含量极低。Quail的研究小组以及其它研究人员已经证明光敏色素有两种类型，分别为Pr和 Pfr，红光和远红光引起它们在这两种形式见来回转换。只有红光诱导的Pfr才能与称为PIF3的蛋白结合。当二者彼此结合时，PIF3出于某种原因能够帮助激活基因。研究人员首先将PIF3连接到一个基因激活蛋白上，然后诱导酵母细胞生产这种杂合蛋白和光敏色素，令酵母在黑暗中生长。当酵母发出红光后，Quail的研究小组检查他们的目的基因是否被激活了。

    目的基因果然被激活了。红光脉冲不仅打开了基因，而且只用了一分钟。而远红光脉冲也可以同样迅速地关闭基因。更妙的是，光脉冲越剧烈，打开基因的活性越强，这意味着研究人员不仅可以控制基因何时何地被打开，而且可以控制产生多少蛋白。

    “这是一个非常有趣而又功能强大的系统，有助于揭开实验室培养细胞和实验动物如线虫和果蝇等中基因扮演的角色。”耶鲁大学医学院的发育基因组学专家Valerie Reinke称赞道。但她以及其他研究人员还补充说，利用这种方法来研究小鼠等不透明的大型动物可能就要困难一些。

生物通摘译自SCIENCE NOW