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激活基因的开关和定时器
基因工程专家最近得到了一套新的研究方法。美国一个科学家小组设计一组能够轻击基因而使其开始和停止工作的开关；与此同时另外一个研究小组亦发明了准确地激活基因的定时器。
像这样的研究方法将使人们更清楚地了解基因是如何相互作用的，同时它们还开辟了构建复杂的通向治疗疾病的基因“回路”的可能性。
十多年来，生物学家们只有2种能激活工程化基因的方法。一种方法是基因永远有活性并可不断地产生一种蛋白；另一种方法是基因在与某种化学物质发生反应时被激活，这种化学物质必须永久性地存在以便使基因保持活性状态。从零开始建造一个可靠的具有“开和关”两种稳定状态的基因开关是不可能的。这使分子生物学家的设计选择机会极少。
但是，马萨诸塞州波士顿大学的生物化学工程师Tim Gardner及其同事Charles Cantor和James Collins设计了一种稳定的开-关转换器以控制埃希大肠杆菌。他们获取了一对具有对抗关系的基因。基因A可产生一种与基因B结合并使其关闭的“抑制子”蛋白，由基因B产生的蛋白同样可以关闭基因A。一个基因有活性时，另一个基因必须是无活性的。
然后，研究人员加入一个标记基因，在基因A有活性时，此基因产生一种可呈现绿色的蛋白。这就是开关“开”的状态。为了轻击此开关，研究人员应用化学物质或热能暂时地灭活正在抑制基因B的蛋白，直到这种相对立的状态稳定为止。
开关的状态不一定是稳定的。两种状态至少可持续20小时，即使这种细菌大约每40分钟分裂一次。
同时，新泽西Princeton大学的生物物理学家Michael Elowitz和Stanislas Leibler制造了一种可使大肠杆菌标记时间的装置。在他们的设计中，3个基因形成一个抑制循环周期。基因A产生一个抑制子，关闭基因B。基因B的抑制子关闭基因C，基因C则编码一个可关闭基因A的抑制子。由此形成一个周期。3个抑制子在细胞中可轮流显示出优势。当基因A的抑制子是显性的时候，它便强行关闭基因B。基因B就不能再抑制基因C，而基因C则开始控制细胞并抑制基因A。一旦基因A被关闭，B的抑制子开始接管细胞并关闭基因C。然后基因A再次兴奋起来，上面的周期随之重复出现。
研究人员应用相同的可呈现绿色的蛋白作为标记物并把它的产生与基因A联系在一起，由此来追踪这种分子高度繁忙的活动。研究人员发现细胞平均每160分钟便可发出亮光。
即使是细胞分裂期间，当它从一代传给下一代时，该分子“钟”仍保持运转状态。
国外医学情报
2001.06.21
