生物开关随机可靠地转换蛋白质表达

左手组没有基因编辑RNA或BOC。下一组有BOC但没有RNA，第三组有RNA但没有BOC。右手组有基因编辑机制和BOC。BOC激活开关和非荧光小狗的结果。

巴斯大学和卡迪夫大学的科学家发明了一种生物开关，可以自由可靠地切换蛋白质的表达。这种开关可以控制基因组编辑工具，有朝一日，这些工具可能会调节整个群体所需的基因变化级联。

这种新的转换方法适用于任何物种的任何蛋白质，并使用廉价、无毒的氨基酸作为控制开关——“开”模式需要一种叫做BOC的氨基酸的存在。

与其他报道的开关相比，这种方法不使用抗生素，消除了选择细菌抗生素抗性的风险，并且没有“泄漏”——即使在“关闭”模式下，蛋白质也被表达，这是通过目前依赖于温度或光的方法存在的问题。开关是一种类似赖氨酸的氨基酸，价格便宜，含量丰富，无毒，应该是环保的。

巴斯和卡迪夫的研究团队成功证明了培养细胞和早期小鼠胚胎之间的转化，没有BOC，就没有可检测到的靶蛋白表达活性。

这种方法扩展了称为遗传密码扩展的原理。为了证明这一原理，研究团队使用带有基因的转基因小鼠，使其皮肤在紫外线下发出绿光。当适合基因组编辑的遗传密码延伸试剂盒存在于来自小鼠的胚胎中时，它们的基因组DNA被有效编辑以去除荧光基因，但仅在存在BOC的情况下。没有中行，就没有编辑。这样编辑的胚胎可以发育成没有荧光的小鼠，但没有BOC，就不会发生编辑，所以这些小鼠保持绿色。

这项研究发表在《科学报告》杂志上。

这个开关提供了通过添加BOC来控制大量生物过程的潜力。这些可能包括实验室试管、全动物或两者的研究和实际应用。例如，它可以用来解决一些蛋白质如何影响培养物或动物细胞的老化。临床上可以提供一种开启蛋白的手段，增强再生过程，为基因治疗提供新的控制层。

一个令人兴奋的潜在应用是在基因驱动技术中使用开关。基因驱动可以利用CRISPR-Cas9系统，确保有性繁殖物种的所有后代都遗传特定的基因片段，克服有性生殖可能给他们的50%的遗传机会。

基因驱动所赋予的特性可以在群体中迅速传播，无论它们是否有益——例如，利用基因驱动进行实验，在蚊子之间传播基因，使雌性不育，并试图瓦解疟疾传播的昆虫群体。

然而，在授权使用基因驱动程序之前，必须应对几个挑战。一旦激活，它们就很难或无法控制，并且可能在比预期更广泛的领域工作，例如跨越国际边界。它们可能会产生意想不到的环境后果或产生阻力。通过使Cas9 BOC-可切换有望改善这些问题来调整基因驱动。

生物与生物化学系巴斯团队的负责人托尼佩里教授说：“我们的转化是一种通过扩展遗传密码来控制任何蛋白质表达的方法。

“我们工作的不同之处在于它作为环保远程交换机的潜力，这是以前的方法无法实现的。例如，您可以想象通过根据需要在饲料中添加或去除BOC来控制畜群中基因驱动的活动。

“基因编辑在生物科学领域有着巨大的潜力，从生物医学到食品安全、昆虫、植物和动物。”

合著者、来自卡迪夫的蔡宇硕博士说：“尽管BOC提供了一种有吸引力且有前途的控制编辑的手段，但我们现在正在努力解决剩余的挑战，并消除系统中的皱纹。”

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