改变细胞行为可以促进生物燃料

圣路易斯华盛顿大学的一位计算机科学家开发出一种方法，可以诱导细胞在非自然环境下做自然事物，这对干细胞研究，基因治疗和生物燃料生产非常有用。工程与应用科学学院的Henry Edwin Sever工程教授Michael Brent设计了一种名为NetSurgeon的算法，该算法推荐基因通过手术从细胞基因组中移除，迫使其在不同的环境中进行正常活动或环境。例如，普通面包师的酵母细胞通常在从玉米植物的可食用谷物中提取的糖喂养时产生大量的酒精，即生物燃料。NetSurgeon设计的遗传手术确保细胞在喂食不可食用的叶子和茎中发现的一种糖时会产生更多的酒精。

布兰特说：“酵母经过精心设计，可以用木糖制造酒精，木糖是植物木本部分的一种糖，但它们做得不好。” “我们认为问题并不是他们不能做到，而是他们不想做。所以我们必须让他们使用他们从玉米粒喂食糖时使用的同一组基因来说服他们。我们有时会认为这会导致酵母'产生幻觉'，即他们喜欢将糖变成酒精。

“最终，我们想要影响的是细胞的行为以及它们对事物的反应方式，”布伦特说。“他们应对的方式之一是通过改变他们正在制造的细胞部分的组合。我们正在尝试设计细胞来改变部件组合以做一些与理想行为相关的事情，例如成为肝细胞或生产生物燃料我们称之为“转录组工程”，因为它改变了控制电路，以便同时改变许多部件的生产，而不是一次只关注一个部件。

布伦特的研究小组专注于转录调控网络，这是一种控制电路，细胞通过控制电路感知细胞的状况，并通过改变每种基因产生的蛋白质来对其作出反应。这些网络的关键组成部分是转录因子，或打开和关闭基因的蛋白质。NetSurgeon从每个基因和目标水平获取当前的生产水平，并建议通过删除编码它们的基因来去除转录因子，以便将生产水平移向目标。

“如果你有一个干细胞，并希望它成为一个肝细胞，你想让它上下转动基因以匹配肝细胞中的水平，”布伦特说。

虽然布伦特实验室一直在研究酵母对过量糖的反应方式，但布伦特说这种技术可以应用于任何生物体。

“许多相同的电路存在于人体细胞中，甚至是药物靶点，”他说。

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