Research press release

合成生物学の品質管理

Nature Methods

Quality control for synthetic biology

生物学的過程を再現する目的で設計したDNAのパーツを組み合わせる合成生物学者が追求するものは、予測可能な活性である。今週のオンライン版に掲載される2つの方法は、まず現有の生物学的パーツの特性評価法、次いで確実に動作する要素の設計法を提案している。

合成生物学が抱え続けている課題として、ある局所的なDNAの近傍またはゲノムの状況で的確に機能するパーツが、別の環境ではうまく働かないことが挙げられる。Drew Endy、Adam Arkinたちは、2つの研究でこの確実性の問題に取り組んだ。研究チームはまず、統計的な枠組みを導入し、細菌の転写および翻訳を制御する要素の特性を評価した。それぞれのパーツには、異なる状況での動作を予測する特性スコアが割り当てられた。次に研究チームは、1,000倍のダイナミックレンジで確実に動作して目的の遺伝子を発現させる制御要素を設計した。

今回の方法は、合成回路の設計による当て推量の大部分を取り入れると考えられる。ひとたび大量の要素の特徴が明らかにされれば、近傍のDNAによるパーツへの干渉、さらにはサイレンシングを懸念することなく、めざす発現レベルを実現するのに必要なパーツを迷わず選択することができるようになる。

Predictable activity is what synthetic biologists seek as they combine DNA parts they have designed in order to re-create a biological process. Two methods published online this week in Nature Methods propose how to first assess the quality of current biological parts and then how to design an element that performs reliably.

One of the ongoing challenges in synthetic biology is that parts that work well in one local DNA neighborhood or genomic context fail to perform in another. Drew Endy, Adam Arkin, and colleagues tackled this problem of reliability with two studies. First they introduce a statistical framework to assess the quality of bacterial transcription and translation control elements. They assign to each part a quality score that predicts its performance across different contexts. Then they design a control element to drive the expression of a gene of interest that performed reliably over a 1,000-fold dynamic range.

These methods will take most of the guess work out of synthetic circuit design. Once a large number of elements are characterized, researchers can more confidently select the part they need to achieve the desired level of expression, without having to worry that neighboring DNA will interfere with or even silence the part.

doi: 10.1038/nmeth.2403

doi:10.1038/nmeth.2404

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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