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哺乳動物細胞中，精確調控基因線路對于細胞適應環境、穩態維持和發育分化等生理功能至關重要。關鍵基因表達過量或不足都可能導致癌癥等疾病，而多個細胞命運決定因子的表達劑量也是重塑細胞命運分化和發育的關鍵因素。但在哺乳動物細胞中，基因表達受到基因順序、基因組位置等多種復雜因素的影響，使得精確控制基因表達劑量變得非常困難。因此，亟需開發模塊化、不受細胞類型影響且可編程的基因表達系統。

近期，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所和北京大學的研究人員開發了一種模塊化、獨立于宿主的正交型轉錄系統。該系統由正交型啟動子庫和單體RNA聚合酶（RNA polymerase，RNAP）組成，通過將RNA加帽酶與單體RNAP融合，可確保原核來源的單體RNAP在哺乳動物細胞中按照“跨域”方式實現基因轉錄、轉錄后修飾、出核和翻譯等真核系統蛋白質表達的必需步驟。該研究還建立了基于胞內資源競爭和結合能的定量熱力學理論模型，可以實現對哺乳動物細胞中多個基因表達劑量的精確設計和預測。相關研究成果發表在《Nature Communications》雜志上，題為“Precise programming of multigene expression stoichiometry in mammalian cells by a modular and programmable transcriptional system”。

綜上，該研究通過在哺乳動物構建人工正交轉錄系統，實現了單個和多個啟動子轉錄活性的精準微調，構建了具有預測能力的多基因表達量的定量熱力學模型。該定量模型已應用于甲型流感病毒（H1N1）病毒樣顆粒組分與產量的優化設計，同時也為多種蛋白質表達的劑量依賴性控制提供了一個平臺，可應用于先進的疫苗工程和其他治療應用。

注：此研究成果摘自《Nature Communications》雜志，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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