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SciScape 新聞 (http://leos.bu.edu/)
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[Jun 14, 00] 基因雜訊的中和
成千上萬的化學反映在細胞中發生，而化學反應的基礎為動態、獨立且隨機的
分子間交互作用。這種特性反映在基因的轉錄或轉譯中造成RNA與蛋白質濃度的上下波
動。但是細胞或生物的反應卻非隨機而是恆定可以預測的。生物學家這對於生物如何
發展出恆定性，已研究多年，並認為負回饋的機制應是問題的解答，但苦無直接證據。
現在，藉著一種人造的基因模型，負回饋機制有助於維持恆定得到了進一步的證實。
Becskeic和Serrano所設計的基因組能製造出抑制本身基因轉錄的蛋白質，如此一來，
此基因組便擁有執行負回饋功能的能力。蛋白質的前段稱為 tertracycline
repressor，主要的功能是抑制基因的啟動子(promoter)，另一段則是能使蛋白質發出
螢光的氨基酸序列，研究者可以藉偵測螢光強度來定量此蛋白質的表現。將這個基因
組置入大腸桿菌中，整個基因組便能像一般的基因一樣進行轉錄與轉譯的工作。
利用線性穩定性分析法(linear stability
analysis)，Becskeic和Serrano得以計算出基因表現的穩定性。首先，分別計算出有
負回饋的基因組，和沒有負回饋機制的基因組在基因表現到達穩定狀態時會產生多大的
雜訊。由兩種不同基因組產生雜訊大小的比例，我們可以知道負回饋對穩定基因的表
現有多大的貢獻。這個分析法還同時考慮到RNA聚合脢的濃度，蛋白質分解速率，及酵
素和核酸交互作用程度對蛋白質濃度穩定性的影響。
實驗的結果顯示，擁有負回饋機制的基因組穩定性均較沒有此種調節機轉的基
因組來得高。如果加入一種抑制負回饋抑制機轉的化學物質：Anhydrotetracycline，
基因的穩定性則會隨著它濃度的增加而降低。
人工合成的基因組能有效地控制一般實驗細胞中其他機制的干擾，也因此能更精確地
將理論與實驗的結果做出比較。可是在這種人工合成基因組中所表現出的現象是否真能
完全應用於實驗室外的自然界，仍有待更多的實驗數據說明。以本實驗為例，它只能
說明負回饋有助於基因表現的穩定，但實驗所使用的大腸桿菌或是其他的生物是否真利
用負回饋來穩定基因的表現仍不清楚。如果能解答這個問題，那麼不但解決了生物學
上的一大難題，更進一步證實基因工程技術在生物研究上的價值。
原始論文
Nature, 405, 590-593(2000)
--取材自: Nature, 405, 520-521(2000)
-- 責任編輯: Yu-Ting Tang <yt5@duke.edu>