编程细胞：用尖端的RNA工具革新遗传电路

浦项工业大学金钟民教授组开发出了提高合成遗传电路精度和集成度的新技术。

　　

浦项工科大学生命科学系教授金钟民（音译）和研究生高铉燮（音译）、崔承道（音译）共同开发出了“合成翻译耦合元件（SynTCE）”，大大提高了合成生物学中遗传电路的精度和集成度。这项研究最近发表在国际分子生物学和生物化学杂志《核酸研究》上。

“合成生物学”是一个研究领域，通过利用自然和合成基因调控工具赋予生物体新的功能。通过合成生物学设计的生物体可以应用于各种领域，包括疾病治疗、塑料降解微生物和生物燃料生产。特别是“多顺反子操纵子”系统，其中多个基因协调表达形成复合物并执行特定功能，对于在有限资源下最大化编码效率至关重要。

然而，为了精确设计复杂的遗传电路，必须将生物部分之间的干扰降到最低，并且必须增加编码密度以实现有效的基因电路集成。合成的基于rna的翻译调控部件由于在蛋白质翻译过程中受到干扰，在调控多基因和实现电路功能高精度方面经常遇到限制。

为了解决这个问题，金教授的研究小组把重点放在了“翻译耦合”上，这是一种天然的基因调节机制，通常存在于调节多个基因的操纵子中，其中上游基因的翻译影响下游基因的翻译效率。通过这项研究，该团队设计了模仿这一机制的“SynTCE”，并成功地将其与合成生物RNA设备集成在一起，以创造更有效的遗传回路。

通过将SynTCE架构集成到该团队先前报道的RNA计算系统中，通过使用SynTCE将输入信号准确地传输到下游基因，大大增强了遗传电路的集成密度，使系统具有前所未有的同时控制单个RNA分子中多个输入和输出的能力。

值得注意的是，通过精确控制蛋白质n端和消除蛋白质翻译中的干扰，SynTCE可以应用于“生物遏制”技术，选择性地消除目标细胞，并将蛋白质引导到编程的细胞位置。这项技术有望推进精确的功能控制，并促进细胞中所需的生物操作。

金钟民教授表示：“此次研究在精密、精确的基因电路设计方面取得了重大进展”，“希望这种新设计能在定制细胞治疗、生物修复微生物、生物燃料生产等领域得到应用。”

这项研究得到了多个组织的支持，包括食品、农业和林业技术规划与评价研究所、韩国国家研究基金会、庆尚北道和浦项市的合成生物学基金、韩国健康产业振兴院的韩国健康技术研发项目、庆北技术园区支持项目、教育部第四次BK21支持项目、韩国基础科学研究所项目、以及“产学研合作3.0领袖”（LINC 3.0）。