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超过数以千计的不同微生物在人体,和他们的存在(或缺乏)影响健康和疾病。到目前为止,大多数努力都聚焦于肠道的微生物组成特征或皮肤和微扰这些微生物如何影响个体。然而,合成生物学家观察微生物作为提高人类健康的理想平台。调制,减法,或添加基因naturally-adapted微生物不仅可以揭示未知宿主交互,还解开令人兴奋的诊断或治疗的应用。然而,大多数肠道微生物仍未驯服的由于要求培养条件或再现性差表示在不相关的有机体的基因电路。这种基因棘手需要新的方法和工具,使这个有前途的微生物底盘可用于微生物工程。

在一项新的研究中1黄等人由基因决定,5拟杆菌物种在人类肠道调节他们的基因表达。基本上,他们建造和引入细菌的一系列基因回路设计遵循共同的逻辑运算,即说明某一信号存在时采取行动。交换有名的配体结合受体dna结合域,作者设法建立正交启动子基因表达和转录因子与预定义的输出在接触各种各样的糖。虽然工具集以前的特点大肠杆菌2这项研究,设法扩大并展示其强大的功能拟杆菌。

例如,要创建一个和操作(即。,激活电路只有两个信号存在)作者使用相同的DNA结合位点,但两种不同IPTG和核糖配体域(无花果。1)。由此产生的转录因子(TF)绑定相同的启动子在本国和阻止RNA聚合酶(RNApol)(无花果。1)。因此,预期的行为只能当糖被添加到一种文化,导致转录因子释放的基因的启动子和允许表达报告基因(无花果。1 d)。这款工具,允许作者与两个信号建立所有16个逻辑操作,或糖。此外,这些操作需要,平均三倍相比更少的遗传成分建立大提琴基因电路设计工作流程3。

图1:一个和门用于控制的报告基因的表达拟杆菌。
图1

一个- - - - - -d工程转录因子(TFs)阻止记者基因表达在IPTG和核糖缺席。

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重要的是,检测一个记者之外,作者还结合CRISPRi基因电路响应。这个策略允许作者控制内源碳代谢的基因的表达,减少目标物种的适应性。值得注意的是,在一个模拟微生物群落共同培养时,他们设法具体调节所选菌株的生长与常见的肠道多糖。

综上所述,本研究建立了什么似乎是一个灵活的执行平台简化基因电路non-model细菌。具体来说,健壮的业务逻辑的实现拟杆菌向控制临床相关的输出是一个相当大的进步在未来,特别是考虑到这些细菌自然稳定在人类结肠癌和肠道代表一个优秀的底盘。虽然这转录编程还没有被应用到一个复杂的体内肠道环境,能够控制不同物种在体外的生长是一个令人鼓舞的第一步工程细菌生活在人类的身体。