提高目標(biāo)基因的表達(dá)水平一直是現(xiàn)代分子生物技術(shù)，以及合成生物學(xué)的一個(gè)重要方面。一個(gè)基因表達(dá)模塊通常由三個(gè)必需元件組成：啟動子，基因編碼區(qū)和終止子，其中啟動子和終止子都可以調(diào)控基因的表達(dá)量。植物病毒是挖掘植物基因表達(dá)調(diào)控元件的主要來源之一。植物病毒的基因組通常很小，因此其基因表達(dá)調(diào)控元件一般非常精簡，較短的調(diào)控元件有利于對基因表達(dá)模塊的編輯及設(shè)計(jì)。由此可見，在植物病毒中挖掘基因表達(dá)增強(qiáng)元件，具有巨大的開發(fā)潛力。
雙生病毒科是病毒界中最大的一個(gè)科。雙生病毒通常含有一個(gè)或兩個(gè)單鏈環(huán)狀DNA，分別稱為單組分雙生病毒和雙組分雙生病毒，單組分雙生病毒通常還伴隨一個(gè)衛(wèi)星DNA。甘薯曲葉病毒是單組分雙生病毒，是危害甘薯產(chǎn)業(yè)最嚴(yán)重的DNA病毒。鄧書林團(tuán)隊(duì)今年上半年發(fā)表文章，建立了簡便高效的甘薯曲葉病毒侵染體系，并利用SBG51衛(wèi)星DNA設(shè)計(jì)了病毒誘導(dǎo)的基因沉默（VIGS）系統(tǒng)（Zhang Yi，et. al,?Phytopathology Research?2024）（圖1），該體系為甘薯抗病育種以及功能基因研究奠定了基礎(chǔ)。
中國科學(xué)院華南植物園鄧書林研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)一步對SBG51衛(wèi)星DNA的研究過程中，發(fā)現(xiàn)了一種新型的基因表達(dá)增強(qiáng)序列。當(dāng)該序列作用于終止子的下游時(shí)，可以顯著地提高上游基因的表達(dá)水平（圖2）。而且這種基因表達(dá)增強(qiáng)作用不依賴啟動子和終止子類型，并能維持啟動子時(shí)空表達(dá)特異性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)人工合成串聯(lián)重復(fù)的“ATAAA”和“TTAAA”關(guān)鍵元件，也可增強(qiáng)表達(dá)。陳煥鏞副研究員張藝與慕恩（廣州）生物科技有限公司合作，將該序列在非植物系統(tǒng)及合成生物學(xué)應(yīng)用中展開了廣泛的研究。研究發(fā)現(xiàn)這種新型的基因表達(dá)增強(qiáng)序列及核心元件在植物和酵母細(xì)胞中均有效，為合成生物學(xué)優(yōu)化表達(dá)載體和基因編輯精準(zhǔn)控制基因表達(dá)提供了有力的新工具。
相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal（《植物生物技術(shù)雜志》）（IF5年=12.1）上。中國科學(xué)院華南植物園張藝副研究員與慕恩（廣州）生物科技有限公司賢一博博士為本文的共同第一作者，華南植物園鄧書林研究員為通訊作者。華南植物園研究生楊恒、楊選鋼、余天麗、劉賽和助理研究員梁敏婷，以及慕恩（廣州）生物科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO蔣先芝博士參與了相關(guān)項(xiàng)目的研究。該研究得到了廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目及北京生命科學(xué)研究院有限公司開放基金等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pbi.14561
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