中科院深圳先进院发现细菌细胞周期控制规律

 

    不同物种细胞的基因组序列各不相同，其细胞形态与大小也各异。即使基因组序列完全一致的细胞，其形态与大小也并非一成不变。以大肠杆菌细胞为例，不同的培养条件下其细胞大小的差异可以高达10倍；细胞越大，DNA就越多。那么细菌是如何协调细胞个体大小和细胞内DNA复制两个事件呢？这个问题已经困扰了科学家60多年。如果能在维持细胞正常生理状态的前提下对其形态大小进行调整，将能更好地回答这个问题。

 

    刘陈立团队将合成基因回路引入细胞中，在正常生理条件下，通过改变目标基因的表达水平精确定量控制细胞的直径或长度。研究提示，细胞通过控制DNA复制的起始来协调细胞个体的大小，二者之间的关系可以用一个简单的数学公式来描述。这一公式具有广泛的适用性，既可以描述不同生长速率条件下的细胞大小，也适用于描述细胞直径或长度的扰动后细胞大小发生的改变。基于该定律，结合定量调控特定蛋白表达水平的基因回路，人们可以根据实际需求轻松设计并建造出特定长宽的细菌细胞。