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                    《張江科技評論》

                    開博時間:2019-06-06 14:03:00

                    《張江科技評論》是由上??茖W技術出版社與上海市張江高科技園區管理委員聯合創辦的一本科技評論類雜志。該刊報道評價國內外創新性科學技術的發展趨勢及其商業價值,介紹上海在建設全球領先科創中心進程中的制度成果、技術成果、創業成果,推動產學研密切協作,促進科技成果轉化,服務經濟轉型發展。

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                    大腸桿菌基因組的改寫時代:人工制造基因替代

                    2019-07-15 20:40:00

                      合成生物學家合成全基因的夢想實現了——全基因合成大腸桿菌。

                      1968年,DNA化學結構的共同發現者英國科學家弗朗西斯?克里克(Francis Crick)提出了“冰凍事故”理論。他提到,“一旦基本生活形式發生變化,三重密碼就會被鎖定,因為任何偏離通用程序的做法都將是一個巨大的劣勢。除去密碼子,我們就破壞了這一共同語言”。

                      早在 2010年,美國研究團隊就創造出了世界首個具有合成基因組的微生物,他們用的是絲狀支原體(Mycoplasma mycoides),基因組非常小,只有 100 萬個堿基對,而且設計變動并不大。

                      最近,英國劍橋大學Jason Chin 領導的團隊取得了階段性的勝利:他們成功為大腸桿菌(Escherichia coli)的完整基因組重編寫了遺傳密碼子。Jason Chin的團隊成功地替換細胞內固守的64組三聯體DNA堿基形成的通用密碼子,重新編譯出生物界中不存在的61組新型密碼子。其中,這61組新型密碼子中有59組密碼子也會產生20種天然氨基酸,它們組合在一起,依然可以形成自然界中任何一種的蛋白質。而剩余的2組密碼子就像是終止信號,通知蛋白質已完成自身的構建。為了完成這一改寫歷史的工程,Jason Chin團隊歷經超過1.8萬次修改后得出一份全新的基因編碼。

                      ▲人工合成基因組

                      研究人員將人工合成61種新型密碼子的DNA植入至大腸桿菌中。歷經兩年的時間,該團隊以人工合成的61組密碼子完全取代原有的64組密碼子,得出新生物大腸桿菌Syn61。Syn61生長速度較一般大腸桿菌慢,形狀較長,但仍能存活。這項研究是迄今為止全球最龐大的DNA編碼替換研究,實現了合成生物學合成完整的人類基因組的夢想。

                      Jason Chin指出,大腸桿菌已被大量應用于癌癥、多發性硬化癥、心臟病和糖尿病的藥劑生產和治療中,但當遭到病毒或其他微生物入侵時,整個生產過程都會被破壞。而我們重新編碼的密碼子與通用的密碼子不同,入侵的病毒很難在體內傳播,使它們具有抗病毒性,因此能很好地抵御病毒帶來的破壞。此外,Jason Chin認為,編碼蛋白質的轉運核糖核酸RNA可以改去接附其他的非天然氨基酸,進而在細胞或生物體內合成新的多肽或蛋白質,也為工業應用中構建更廣泛的蛋白質打開了一扇全新的大門。

                      作者:季海艷

                      本文來自《張江科技評論》雜志

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