中科院深圳先進技術研究院合成生物學工程研究中心研究員劉陳立團隊，近日在細菌細胞周期控制領域取得重要研究進展，相關論文“擾動細胞尺寸探尋大腸桿菌細胞周期”發(fā)表于《美國科學院院刊》。
不同物種細胞的基因組序列各不相同，其細胞形態(tài)與大小也各異。即使基因組序列完全一致的細胞，其形態(tài)與大小也并非一成不變。以大腸桿菌細胞為例，不同的培養(yǎng)條件下其細胞大小的差異可以高達10倍；細胞越大，DNA就越多。那么細菌是如何協(xié)調細胞個體大小和細胞內DNA復制兩個事件呢？這個問題已經困擾了科學家60多年。如果能在維持細胞正常生理狀態(tài)的前提下對其形態(tài)大小進行調整，將能更好地回答這個問題。
劉陳立團隊將合成基因回路引入細胞中，在正常生理條件下，通過改變目標基因的表達水平精確定量控制細胞的直徑或長度。研究提示，細胞通過控制DNA復制的起始來協(xié)調細胞個體的大小，二者之間的關系可以用一個簡單的數(shù)學公式來描述。這一公式具有廣泛的適用性，既可以描述不同生長速率條件下的細胞大小，也適用于描述細胞直徑或長度的擾動后細胞大小發(fā)生的改變?；谠摱桑Y合定量調控特定蛋白表達水平的基因回路，人們可以根據(jù)實際需求輕松設計并建造出特定長寬的細菌細胞。
