El equipo de investigación del profesor Jongmin Kim en POSTECH ha desarrollado una nueva tecnología que mejora la precisión y la densidad de integración de los circuitos genéticos artificiales.
Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Jongmin Kim del Departamento de Ciencias de la Vida de POSTECH, junto con los estudiantes graduados Hyunseop Goh y Seungdo Choi, ha desarrollado con éxito un ‘Elemento de acoplamiento traslacional sintético (SynTCE)’, que puede mejorar la precisión genética y la integración. ha aumentado significativamente. Esta investigación fue publicada recientemente en Circuits in Artificial Biology. ‘Investigación sobre ácidos nucleicos’Una revista internacional de biología molecular y bioquímica.
La “biología sintética” es un campo de investigación que asigna funciones novedosas a los organismos mediante la explotación de herramientas reguladoras genéticas naturales y artificiales. Los organismos diseñados mediante biología sintética se pueden aplicar en una variedad de campos, incluidos tratamientos de enfermedades, microorganismos que degradan el plástico y producción de biocombustibles. En particular, el sistema de “operón policistrónico”, en el que se expresan múltiples genes de manera coordinada para formar complejos y realizar funciones específicas, es crucial para maximizar la eficiencia de la codificación con recursos limitados.
Sin embargo, para diseñar con precisión circuitos genéticos sofisticados, se debe minimizar la interferencia entre partes biológicas y se debe aumentar la densidad de codificación para una integración eficiente del circuito genético. Los segmentos reguladores de la traducción basados en ARN sintético a menudo enfrentan limitaciones para lograr una alta precisión en la funcionalidad del circuito debido a la regulación de múltiples genes y la interferencia con los procesos de traducción de proteínas.
Para resolver este problema, el equipo del profesor Kim se centró en el “acoplamiento traslacional”, un mecanismo de regulación genética natural que se encuentra comúnmente en operones que regulan múltiples genes, donde la traducción de genes ascendentes afecta la eficiencia traduccional de los genes descendentes. A través de esta investigación, el equipo diseñó ‘SynTCE’, que imita este mecanismo, y lo integró con éxito con dispositivos de ARN biológico sintético para crear circuitos genéticos más eficientes.
Al integrar la arquitectura SynTCE en el sistema informático de ARN que el equipo informó anteriormente, la densidad de integración de los circuitos genéticos podría aumentar considerablemente mediante el uso de SynTCE para transmitir con precisión señales de entrada a genes posteriores, permitiendo sistemas con una capacidad sin precedentes para entradas múltiples y simultáneas. -control de salida. Una única molécula de ARN.
En particular, al controlar con precisión los terminales N de las proteínas y eliminar la interferencia con la traducción de proteínas, SynTCE se puede aplicar en “biocontención”.‘ Tecnología para eliminar selectivamente células específicas y dirigir proteínas a ubicaciones celulares programadas. Se espera que esta tecnología avance en un control funcional preciso y facilite las acciones biológicas deseadas en las células.
“Esta investigación marca un progreso significativo para permitir un diseño de circuito genético sofisticado y preciso”, dijo el profesor Jongmin Kim, expresando su esperanza de que “este nuevo diseño se aplique en diversos campos, como la remediación de células personalizadas, los microorganismos para la biorremediación y la producción de biocombustibles”. “
Esta investigación fue apoyada por el Instituto de Planificación y Evaluación de Tecnología en Alimentación, Agricultura y Silvicultura, la Fundación Nacional de Investigación de Corea, el Fondo de Biología Artificial de Gyeongsangbuk-do y la ciudad de Pohang, el Proyecto de I+D de Tecnología Sanitaria de Corea de la Industria de la Salud de Corea. Instituto de Desarrollo. Varias organizaciones, incluidas , Proyecto de Apoyo al Parque Tecnológico de Gyeongbuk, Cuarto Proyecto de Apoyo BK21 del Ministerio de Educación, Proyecto del Instituto de Ciencias Básicas de Corea y Líderes en la Cooperación Industria-Universidad 3.0 (LINC 3.0).
