中医药学与合成生物学(二):toggle switch中的阴阳相互作用机制
2012-09-06冯前进,刘润兰
传统中医药学与最新发展的合成生物学(synthetic biology)之间存在有许多奇妙的联系,这是一个生动、有趣且引人入胜的话题。
关于中医药学与合成生物学的研究,前文以合成“抑制振动子(repressilator)”为例,讨论了“抑制振动子及其作用与“方-证对应相关”理论和新一代基因网络药物设计”的问题[1-2]。本文讨论存在于toggle switch(一种协作结合的基因开关)中的阴阳相互作用机制。
随着基因组、转录组以及“后基因组时代”系统和网络生物学(system&network biology)研究的快速发展,生物学家逐步地阐明了基因组作为“预装整套生命活动共有信息”的“共有信息池(common pool of information)”的作用及其遗传信息的表达调控机制,这为人工仿生合成特定的基因调控网络提供了思维方式、理论依据和技术路径。目前,合成生物学的研究已经取得了许多重要进展,展现出了极其广阔的开发前景。可以预计,在不远的将来,合成生物学产业(Synthetic biology industry)或者产业化的合成生物学(Industrialized synthetic biology)将是一个可实现重新组装生命或改变生命历程,设计和合成全新的网络药物(network drug),更具前沿性、高端性和极具技术竞争性的高新生物技术产业,其带给人类的影响和世界的改变将是具有“爆炸性”的。
在许多合成生物学的研究中,2000年由美国波士顿大学Tim Gardner等人利用生物零件(biobrick)在大肠杆菌(E.coli)成功的合成基因开关toggle switch[3]是一个颇具标志性的成果。
截至目前的研究表明,生命在不同的活动水平以及几乎全部的生物学过程及功能中(例如基因调控、信号转导、代谢、细胞分裂和分化、细胞……
