研究人员开发了一种新技术，增强了合成基因电路的准确性和集成密度。
POSTECH的金钟敏教授研究团队开发了一种新型技术，以提高合成基因电路的准确性和集成密度。
该团队由POSTECH生命科学系的金钟敏教授及研究生高贤秀和崔承道领导，推出了“合成翻译耦合元件（SynTCE）”。这一创新显著提高了合成生物学中使用的基因电路的准确性和集成密度。他们的研究成果最近发表在了《核酸研究》期刊上，这是分子生物学和生物化学领域的一本权威期刊。
“合成生物学”是一门通过利用自然和工程化的基因调控工具赋予生物体新能力的学科。通过合成生物学改造的生物体在许多领域都有应用，比如治疗疾病、创造可以降解塑料的微生物以及生产生物燃料。一个关键方面是“多顺反子操纵子”系统，其中多个基因一起被表达以形成执行特定功能的复合体，从而以最小的资源优化编码效率。
然而，设计复杂的基因电路需要最小化生物组件之间的干扰，并增强编码密度以有效集成基因电路。使用合成RNA为基础的翻译调控组分常常在管理多个基因和实现高精确度方面面临挑战，因为蛋白质翻译过程的干扰。
针对这一挑战，金教授的团队研究了“翻译耦合”，这是一种自然调控机制，存在于管理多个基因的操纵子中，其中前面的基因翻译影响后续基因的翻译效率。通过这项研究，团队创建了模仿该机制的“SynTCE”，并成功将其与合成生物RNA设备结合，以构建更有效的基因电路。
通过将SynTCE结构嵌入团队之前详细描述的RNA计算框架中，基因电路的集成密度显著提高。SynTCE促进精确信号传递到下游基因，从而在单个RNA分子内实现前所未有的多个输入和输出的控制。
有趣的是，通过准确管理蛋白质N末端并减少翻译干扰，SynTCE可以用于“生物 containment”技术。该应用能够选择性地靶向和消除特定细胞，以及将蛋白质导向预定的细胞位置。预计该技术将增强精确的功能控制，并支持细胞内所需的生物操控。
金钟敏教授表示：“这项研究标志着复杂和精确基因电路设计的重大进展。”他还对“这个新设计将在定制细胞疗法、生物修复微生物和生物燃料生产等多个领域找到应用”表示乐观。
这项研究得到了多个机构的支持，包括食品、农业和林业技术规划评估院、韩国国家研究基金、庆尚北道和浦项市的合成生物学资助、韩国健康产业开发院的健康技术研发项目、庆北科技园的支持、教育部的第四个BK21项目、韩国基础科学研究所的项目，以及行业大学合作领导者3.0（LINC 3.0）。
