科学家研究出控制基因活性的新仪器

科学家们最近设计出一直新的仪器，该仪器依靠电磁阀来控制介质的脉冲式流动，同时在介质中添加调节启动子的诱导因子，使得基因的活性随介质的变化而变化。他们将细胞固定在膜和柔软的材料之间，使得它们不受损伤，水平并列进行分裂，因此能够精确地同时追踪数百个单细胞。该仪器将有助于研究基因和蛋白质如何相互作用，以及这些相互作用有何种细胞内的功能。

　　

生物通报道：在细胞的增殖过程中，子细胞不仅遗传得到了基因，而且遗传得到一系列的指令，告诉细胞何时、在哪个组织、以什么样的程度活跃表达。现在，美国洛克菲勒大学的研究人员构建了一个新的设备，允许科学家们在快速增殖的出芽酵母细胞中，随意关闭和打开一个基因。这个仪器将帮助科研人员精确地指出这些基因和蛋白质如何相互作用，以及这些相互作用有何种细胞内的功能。

该研究的一个博士后Gilles Charvin说，一个蛋白质含量的轻微改变，也可能会显著地影响一个细胞的功能。因此，我们想设计出一直方法，能够在任何特定的时间改变单个细胞的蛋白质含量，然后观察细胞会作出什么反应。

虽然科学家已有办法来追踪单个细胞并检测其蛋白质的含量；但是这项新的仪器能够长时间追踪单细胞，不仅可以检测，甚至还能够控制基因的活性。利用该仪器追踪单个细胞的精准性，研究人员可以建立起细胞谱系，使得他们能够比较不同时代之间基因的活性。

该设备通过电磁阀来控制介质的流动，让它们穿过小管，然后扩散透过多孔的膜，再到达出芽酵母。出芽酵母被固定在膜和柔软的材料之间，使得酵母不受损伤，水平并列进行芽殖。

Charvin表示，设计这个的仪器的最大障碍是让细胞不能移动，因为这样才能够长期追踪数百个单一的细胞，即大约12个小时内的八轮细胞分裂。

为了诱导一个基因的活性，研究人员加入能够透过细胞膜的诱导分子，通过诱导分子调节启动子（调控基因表达的DNA片段）。这些诱导分子会沉默启动子，进而导致基因的沉默；当没有这些诱导分子时，启动子会被激活，进而激活基因的表达。

根据这个原则，科学家证明了他们能够成功地打开和关闭特定的基因——通过控制蛋氨酸诱导分子的流动。他们观察到，在短短的十分钟内，脉冲式地给予诱导分子，就可以导致细胞内蛋白质水平发生可测量的变化。

研究小组使用这个仪器研究了细胞周期。他们将一个细胞分裂所必需的基因置于蛋氨酸启动子的控制之下，证明了出芽酵母细胞分裂的阻断和启动，与介质中含有或不含有蛋氨酸的脉冲相一致。Charvin说，细胞像奴隶一样听从于外部信号的指挥，要它做什么就照做。我们认为这是该设备能力的完美展示。（生物通，揭鹰）

原始论文: Public Library of Science One 1: e1468 (January 2008) http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0001468