臺(tái)大分細(xì)所黃筱鈞老師團(tuán)隊(duì)在大腸桿菌中以合成生物學(xué)方法重建不對(duì)稱(chēng)細(xì)胞分裂　研究成果刊登《Nature Communications》

「不對(duì)稱(chēng)細(xì)胞分裂」為生物是否能正確發(fā)育成體關(guān)鍵的基礎(chǔ)，然而傳統(tǒng)由上而下(top-down)方法學(xué)多顯示重疊機(jī)制，難以從現(xiàn)存複雜表象得知其設(shè)計(jì)邏輯。鑑此，黃老師團(tuán)隊(duì)在對(duì)稱(chēng)細(xì)胞分裂的單細(xì)胞物種大腸桿菌中，利用外加已知其特殊性質(zhì)與大腸桿菌正交的外源蛋白，嘗試從下而上(bottom-up)重現(xiàn)單細(xì)胞內(nèi)的不對(duì)稱(chēng)性與分裂。根據(jù)研究證明，聚合作用能在大腸桿菌中建立穩(wěn)健極性，招募RNA聚合酶不對(duì)稱(chēng)開(kāi)啟基因表現(xiàn)，而限制擴(kuò)散能輔以在微米尺度不對(duì)稱(chēng)分配決定細(xì)胞命運(yùn)的下游蛋白來(lái)實(shí)現(xiàn)分化。其中基因迴路設(shè)計(jì)構(gòu)建，基於合成生物方法學(xué)，於中研院化學(xué)所涂熊林老師與許昭萍老師團(tuán)隊(duì)協(xié)助下，利用螢光相關(guān)光譜學(xué)量測(cè)關(guān)鍵分子之?dāng)U散係數(shù)，與反應(yīng)擴(kuò)散模型輔證極端的動(dòng)態(tài)固定與擴(kuò)散競(jìng)爭(zhēng)，建立單細(xì)胞中不對(duì)稱(chēng)性。研究首次人工在細(xì)胞第一次分裂建立下游功能蛋白空間不對(duì)稱(chēng)性與兩子細(xì)胞不同命運(yùn)，提供了發(fā)育細(xì)胞生物學(xué)互補(bǔ)證據(jù)。從合成發(fā)育學(xué)(synthetic morphogenesis)角度，未來(lái)設(shè)計(jì)將能精準(zhǔn)到單細(xì)胞為單一位元。研究也暗示，不對(duì)稱(chēng)細(xì)胞分裂中組成元件演化先後起源，與至今之所以被保留所需功能，預(yù)期會(huì)是未來(lái)值得探索的重要研究方向。

本研究團(tuán)隊(duì)核心人員為臺(tái)大分細(xì)所在學(xué)與歷屆畢業(yè)生，感謝團(tuán)隊(duì)所有成員持續(xù)不懈的努力，同時(shí)感謝科技部探索研究計(jì)畫(huà)鼓勵(lì)大膽開(kāi)創(chuàng)性的研究與傑出學(xué)者養(yǎng)成計(jì)畫(huà)後續(xù)經(jīng)費(fèi)支持，以及感謝臺(tái)大系統(tǒng)生物學(xué)中心與生科院TechComm生物影像平臺(tái)技術(shù)支援。

詳細(xì)研究成果請(qǐng)參閱：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21135-1