Nature Chemical Biology | 定量合成生物学探索细胞命运决定新机制

March 23, 2023

细胞分化使得基因型相同的细胞产生在形态、结构和生理功能上差异的细胞。对于细胞分化过程的发生，经典表述认为细胞的基因功能以及它们形成的复杂调控网络在时空上控制了基因的表达量，从而编程了细胞命运决定(fatedetermination)的过程。尽管，我们可以解析绝大部分基因的功能，测量基因表达的时空动力学，并绘制出基因调控网络的草图；但是，在细胞命运决定过程中，我们仍然无法理解基因差异表达的源头是什么，也无法精确预测命运决定过程的走向。 北京时间3月24日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所傅雄飞团队在NatureChemicalBiology上发表题为“Unbalancedr…

Physical Review Research | 随机过程视角下的细菌细胞分裂调控

March 20, 2023

合成生物学的核心愿景之一是人工合成单细胞生命。要实现这一目标，科研人员需要精准控制细胞的分裂时机，以保证每一代细胞的大小保持一定范围。若过长时间不进行分裂，细胞体积会越来越大，DNA复制和分离等过程的错误率增加，细胞代谢也会受到影响。反之，如果细胞过早分裂，可能导致分裂后的细胞体积过小、细胞质不足甚至DNA尚未完成复制，导致生命活动停止。 细菌是一种生长迅速的微生物，其细胞体积可在20分钟内翻倍，为实现快速生长，细菌不像真核生物那样设置检查点明确区分细胞生长、染色体复制等过程。这种情况下，细菌如何决定分裂时机？虽然人类已经观测到细菌已有数百年之久，但至今仍未完全理解其中奥秘。 …

Mol. Syst. Biol. ｜ 刘陈立/傅雄飞开发空间连续定向进化系统

March 21, 2023

合成生物学研究就像“造汽车”，通过设计与组装各类生物“零部件”来构建人工生物系统。生物元件作为“汽车”的基本“零部件”，其数量和功能制约着合成生物学的发展。针对合成生物学元件匮乏这一关键问题，利用定向进化对已有生物元件进行改造和优化，从而获得所需的“定制化功能”，是合成生物学领域的关键核心平台性技术。 中科院深圳先进技术研究院研究员刘陈立与傅雄飞团队基于对微生物在空间上生长迁徙的定量理解，开发出一种连续定向进化（SPACE）系统，形成了简便、高效、大规模定制生物元件的平台性能力。 SPACE系统利用每个普通实验室都有的“小平板”，将建库和筛选生物元件两个步骤结合在一起，从而实现…

排好队，一起走 ---- 从细菌无序的个体运动到有序的群体迁移

March 20, 2023

自然界中生活着大量的群居生物，为了找到更丰富食物与更适宜的环境，他们往往需要进行群体迁移。这就要求群体中无论男女老少、体质好坏都要保持同样的速度迁移，以防落单致险。然而不同的个体总会在行动能力、导航能力等方面存在差异，因此一种稳健的速度协调机制对于一个群体而言至关重要。具有智慧的生物尚且可以利用语言命令等方式在个体之间传递信息。但对于细菌这种单细胞生物来说，他们可用的信息传递方式极为有限，是什么样的机制可以保证不同行动能力的细菌集体迁移呢？ 11月2日，来自中国科学院深圳先进院合成生物学研究所傅雄飞课题组的研究人员发表在eLife杂志的文章（1），揭示了细菌通过有序队列实现集群迁移…

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