Nature里程碑:首次人工合成真核生物基因組
日期:2011-09-16 08:15:43
來(lái)自美國(guó)約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院等處的研究人員首次完成一種真核生物,或者說(shuō)復(fù)雜生物中的半人工合成染色體,這標(biāo)志著真核生物大規(guī)模基因組工程又進(jìn)了一大步,這一里程碑式的成果公布在昨天出版的Nature雜志上。
合成生物學(xué)(Synthetic Biology),簡(jiǎn)單而言就是以人工手段制造生物系統(tǒng),與傳統(tǒng)生物學(xué)通過(guò)解剖生命體以研究其內(nèi)在構(gòu)造的辦法不同,合成生物學(xué)的研究方向完全是相反的,它是從最基本的要素開(kāi)始一步步建立零部件。與基因工程把一個(gè)物種的基因延續(xù)、改變并轉(zhuǎn)移至另一物種的作法不同,合成生物學(xué)的目的在于建立人工生物系統(tǒng)(artificial biosystem),讓它們像電路一樣運(yùn)行。
這一學(xué)科之所以被譽(yù)為第四次科技浪潮中的弄潮兒,在于它可將impossible變成every thing is possible,合成生物學(xué)的最高境界是靈活設(shè)計(jì)和改造生命,重塑生命體。這門(mén)學(xué)科真正進(jìn)入大眾視野,是緣自2010年首個(gè)人造單細(xì)胞生物“辛西婭”(Synthia)的誕生,這一發(fā)現(xiàn)也入選了2010年Science十大科學(xué)突破。
在最新這篇文章中,據(jù)報(bào)道,研究人員通過(guò)對(duì)酵母兩個(gè)染色體片段進(jìn)行改造,刪去了其中重復(fù)的部分基因序列,并添加一些人工合成的基因序列,經(jīng)人工改造的基因序列約占整個(gè)酵母基因組的1%。經(jīng)過(guò)改造的酵母目前仍能正常存活,未出現(xiàn)明顯異常。
之前的人造單細(xì)胞生物“辛西婭”是細(xì)菌的合成生物學(xué)成果,而這一成果中采用了酵母,是更高級(jí)的真核生物。而且這項(xiàng)研究中的一個(gè)亮點(diǎn)就是研究人員在人工基因組中設(shè)計(jì)了一種“混雜”系統(tǒng),這種系統(tǒng)可通過(guò)激活相應(yīng)的酶來(lái)開(kāi)啟,系統(tǒng)開(kāi)啟后可以刪除某些基因或重新安排基因序列,酵母亦隨之發(fā)生相應(yīng)的變異。通過(guò)這種方式能夠得到不同屬性的酵母,比如生長(zhǎng)率、對(duì)藥物敏感程度、溫度敏感性都不同的酵母,可用于不同目的的研究。
目前這一研究組聚集了許多本科生進(jìn)行酵母基因組構(gòu)建工作,這一研究組成員,約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院的酵母菌生物學(xué)家Jef Boeke表示,歡迎來(lái)自中國(guó)的學(xué)生,以及科研人員加入他們的團(tuán)隊(duì)。
合成生物學(xué)近期獲得了不少成果,比如最近來(lái)自耶魯大學(xué),New England BioLabs公司的研究組成功完成了對(duì)細(xì)菌中蛋白質(zhì)合成機(jī)制進(jìn)行遺傳學(xué)改造的研究,并將這一成果公布在Science雜志上,這是合成生物學(xué)研究中一項(xiàng)重要進(jìn)展,也將為未來(lái)疾病治療提供可新思路。
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