테오필린 리보스위치의 리간드 공학은 원핵 및 진핵 시스템에서의 조절 동적 범위를 확장합니다.

테오필린 리보스위치는 지난 30년간 합성 생물학의 기초 도구였지만, 본래 리간드의 낮은 친화성 때문에 조절 성능이 제한되어 있습니다. 리보스위치의 동적 범위를 향상시키는 것은 생명공학 응용에서 정확한 유전자 조절을 위해 중요합니다. 여기에서는 구조 기반 접근 방식을 통해 설계된 합성 4-퀴나졸리논 유도체가 여러 생물학적 시스템에서 테오필린보다 결합 및 기능 활성화 측면에서 훨씬 우수하다는 것을 보여줍니다. 이들 유도체는 최대 30배 높은 친화도로 테오필린 아프타머에 결합하여 조절 성능을 확장합니다. 세균 시스템에서는 이들 리간드가 테오필린과 비교하여 최대 380배까지 'ON' 유전자 발현을 증가시킵니다. 이러한 우수한 조절 능력은 다양한 생물에도 적용됩니다. 결핵균에서 활성화 비율은 20배에 도달했고, 진핵 생물에서는 발현이 11배 증가했습니다. 또한 리보스위치 매개 조건부 CRISPR-Cas9 응용에서는 이들 리간드가 테오필린보다 10배 낮은 농도에서 70%의 유전체 편집 효율을 달성합니다. 이러한 결과는 리간드 최적화가 고급 생의학 공학에서 리보스위치 성능을 향상시키는 중요한 요소임을 보여줍니다. 테오필린 리보스위치는 오랜 역사를 가진 합성 생물학의 귀중한 도구이지만, 본래 리간드의 낮은 친화성 때문에 여전히 제한받고 있습니다. 여기에서 저자들은 향상된 리간드 클래스를 설계하고, 원핵 및 진핵 시스템 모두에서 유전자 발현의 개선된 활성화를 보여줍니다.