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“人造生命体”合成酵母基因:加装系统让菌株快速进化

来源: 手机赚钱    时间:2018-08-14 13:20

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  “人造生命体”合成酵母基因:加装系统让菌株快速进化  所谓言为心声,官员没有口德,其实在很多场合下是恼羞成怒,除了暴露了其个人素养低下,道德意识淡漠,根子还在于官本位思想作祟。内心深处官贵民轻,以官为荣,有一种高高在上的优越感,洋洋自得,始终认为自己高人一等,因此压根不把人民群众放在眼里,更不把全心全意为人民服务的宗旨放在心上。

  也就是说,一个50公斤重的人,其血液含量约为4000ml,体重75公斤的人其血液含量约为6000ml。这样来算的话,一个体重75公斤的人,喝下大于等于1200mg,小于4800mg的酒精便是酒驾,超过或者等于4800mg的酒精则是醉驾。

戴俊彪在接受媒体采访时表示,“利用SCRaMbLE系统,我们可以在短时间内快速地让合成的酵母染色体发生重新排列,这在传统基因组进化过程中是需要很多很多年的时间。

”“人造生命体”合成酵母基因有新进展。 由美国科学院院士JefBoeke主导的国际科研项目——人工合成酵母基因,试图从酵母开始揭开“人工再造生命体”的神秘面纱,从“上帝”手中争夺“书写生命”的特权。

2017年3月10日,国际顶级期刊《科学》(Science)在同一天发表了上述项目的国际研究团队的7篇专刊论文。

截至当时论文发表,16条酵母染色体合成了6条,其中彼时还是清华大学生命科学学院研究员的戴俊彪、天津大学化工学院教授元英进等率领的中国科研团队完成了工作量的%。 一年之后,这支国际团队再次推出最新成果。

北京时间5月23日凌晨,国际顶级期刊《自然》(Nature)子刊《自然通讯》(NatureCommunications)以专刊形式齐发7篇成果,中英美德四国科研团队围绕在人工合成酵母染色体上加装的SCRaMbLE系统(SyntheticChromosomeRecombinationandModificationbyLoxP-MediatedEvolution)及其应用展开了一系列研究。 戴俊彪在接受媒体采访时表示,“利用SCRaMbLE系统,我们可以在短时间内快速地让合成的酵母染色体发生重新排列,这在传统基因组进化过程中是需要很多很多年的时间。 ”戴俊彪目前是中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所合成基因组学研究中心的领头人,也是项目的主要负责人之一。 他进一步解释,“现在我们只是针对一条染色体,未来如果整个基因组可以发生类似的基因重组,那两三天之内就可以发生翻天覆地的各种各样的重排。 ”最新的研究进展还着重验证了SCRaMbLE系统在工业应用菌株身上的潜力。

实际上,对于工业上常用的酵母菌而言,SCRaMbLE系统的“威力”在于可以迅速优化它们。

或在短短几天时间内,大量的遗传变异体“池子”就可以被制造出来,研究人员可以按工业生产各取所需。 “加装”SCRaMbLE系统酵母菌株迅速进化的“超能力”来自于SCRaMbLE系统,然而SCRaMbLE系统却不是天然存在的,是研究人员在人工合成酵母染色体时“加装”进去的。 “实际上,在设计合成染色体的时候,我们在每一个非必需基因的后面都掺入了一个LoxPsym位点,LoxPsym位点能被Cre重组酶识别。 LoxPsym位点就相当于是特殊的标签,Cre重组酶进去之后抓出2个LoxPsym位点就能对对它们进行重组。 “回到项目,这一项目的目标是人工合成整个酵母的基因组。 不过,项目目前仍保留了大量野生型基因组的DNA序列,同时只引入了少量新的改变。

其中一个改变就是特定重组位点的插入,即loxPsym位点,位于每个非必需基因终止密码子下游3bp(碱基)的位置。 类似来源于P1噬菌体的天然LoxP位点,loxPsym位点能通过Cre重组酶促进直接重组。

研究证实,SCRaMbLE可以介导长达几百Kb(千碱基对)范围的基因组重排。

戴俊彪解释,“合成酵母里面每条染色体上面可能都有几百个LoxPsym位点,Cre重组酶可以在不同的菌株里面随便抓2个进行重组,这就相当于整条染色体在大的菌株群体里面发生了各种不同的重排过程。

”毫无疑问,相比于传统繁殖、诱变,甚至现有的遗传工程等,SCRaMbLE系统下的这项新技可以在短时间内制造大量遗传变异体的“池子”。 戴俊彪表示,“想要诱导SCRaMbLE,第一合成染色体上要有很多不同的LoxPsym位点分布在不同的位置,第二要诱导表达Cre重组酶。 而染色体重排以后会对这条染色体上的基因表达造成一定的影响,所以可以通过这点优化底盘细胞,也就是让细胞对某一种性状更适应。 ”值得一提的是,SCRaMbLE系统早在2011年就首次发表于《自然》,由Boeke率领的团队完成研究。

在当时的研究中,携带部分人工合成染色体(插入43个LoxPsym位点)的菌株在重组酶激活后最终产生了突变菌株,这些突变株在生长率方面表现出了很大的变化。

同时还证明了重组仅仅发生在LoxPsym位点。

戴俊彪称,研究人员将这一系统命名为SCRaMbLE系统,暗示着原基因组被彻底“打乱了”(scramble)。

戴俊彪和英国曼彻斯特大学蔡毅之的合作队伍还为SCRaMbLE系统设计了一套筛选系统ReSCuES,这套系统被形象地称为神奇的“进化加速器”。

在细胞内的野生型loxP位点和loxPsym位点具有严格的正交性,即不会发生交叉反应,但是都能够被Cre重组酶识别并介导反应。 利用这一特性,研究团队构建了一个正交性的报告系统ReSCuES,可以从SCRaMbLE后的混乱群体中精确筛选出发生基因组重排的细胞。

此外,英国帝国理工学院TomEllis团队还重点对携带了一条完全人工合成染色体(5号染色体)的酵母进行了应用研究。 用SCRaMbLE系统改善药物合成,并使菌株适应另一种替代糖原的代谢。

研究团队将盘尼西林生物合成途径放入到酵母中,通过SCRaMbLE系统对合成染色体进行基因重排,最终盘尼西林产量提高了2倍。

他们还用SCRaMbLE系统来改进酵母菌株,提高酵母对替代糖原木糖的利用。

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