光遗传学器件:合成生物学的大数据助力

【作者】 杨弋；

【机构】 华东理工大学；

【摘要】 随着基因组、转录组、蛋白质组及代谢组研究方法的迅速发展,人们可以通过调控与执行元件的挖掘及工程化组装,构建人工合成代谢途径,用于药物发现与生物制造。然而,传统组学方法虽然具有覆盖度广,定量性强的特点,但其难以进行单细胞与亚细胞器的实时分析,难以用于研究机体对代谢的动态应答与信号转导。光遗传学是最新发展起来的前沿学科,是21世纪生命科学领域最引人注目的革新之一。由于光具有高时间、空间分辨的特性,因此利用光来对细胞分子过程进行成像及操纵具有重要的意义。通过发展可感受细胞内代谢物与分子信号的遗传编码荧光探针及可被光激活并执行基因转录、酶催化等功能的分子开关,可对细胞及活体生物内代谢、信号活动进行高时间、空间分辨的监测和控制。光遗传学克服了控制细胞或有机体活动传统手段的许多缺点,使人类对生命现象的监测与控制程度达到了前所未有的水平。通过将光遗传学技术与组学技术相结合,可对细胞代谢与信号活动进行高通量的动态分析与控制,助力代谢科学与合成生物学的大数据研究,有望为发展先进生物制造与诊疗技术、催生新的生物产业革命、促进经济可持续发展提供重大机遇。更多还原