中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学工程研究中心刘陈立研究员团队在细菌细胞周期控制领域取得重要研究进展，相关论文“Interrogating the E. colicell cycle by cell dimension perturbations”发表在国际权威学术期刊《美国科学院院刊》（PNAS）上。

　　合成生物学作为近年来发展迅速的新兴交叉学科，它通过“自下而上”的理念，由“元件”到“模块”到“系统”来设计自然界不存在的人工生物系统或对已有自然生物系统进行改造、重建，来满足生物医药工程、工业化生产的需求或回答基础生命科学研究的基本问题，其最终目的是创造生命。近些年，科学家们研究获得了大量新的合成生物学元件，并组装出具有相应功能的基因回路；但要实现合成生命这一远大目标，不光要求我们有足够的“元件”，同时要求我们对生命活动的调控机理有着透彻的理解。设计制造一辆汽车，我们需要考虑车的外形和重量是多少、需要什么样的发动机、发动机的动力与车的重量是否搭配协调等多方面的因素。同样，设计创造一个新的细胞，我们要考虑细胞形状和大小、细胞的DNA序列及含量、DNA序列及含量是否与细胞形状大小相协调等多方面的因素。令人惋惜的是，生命科学在上述问题方面的理解深度还远不足以让我们像设计生产汽车一样来设计创造符合我们需求的细胞。细菌是最简单的单细胞生命，深入了解阐明细菌生命活动的调控机理对实现创造生命这一目标有着积极的意义。

　　该团队将合成基因回路引入细胞中，解耦天然调控网络，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。在此基础上，他们对细菌细胞是如何协调细胞大小与细胞内DNA复制这一问题进行了探索。研究结果提示：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。

　　该研究展现了合成生物学研究手段在回答生命科学基础问题中的应用。诚然，到目前为止，细菌细胞是如何协调细胞大小与细胞内DNA复制的分子机制还是一个谜，未来的研究将着重在这个方向上进行更深入的探索。通过该类合成生物学研究，我们将能够逐步揭示细胞运作的基本原理，最终使我们达到理性设计人造生命的目标。

　　文章链接：http://www.pnas.org/content/early/2016/12/08/1617932114.full