科学家在突破性基因研究中设计出含有50%合成DNA的酵母菌
科学家在突破性基因研究中设计出含有50%合成DNA的酵母菌实验室培养皿中生长着24,000个酵母菌群,每个菌群都能产生不同的色素,从而创造出一件艺术品AleksandraWudzinska,纽约大学朗贡医疗中心博克实验室;细胞出版社提供世界上第一个完全人工合成的生物体诞生于2010年,此后数年经过不断调整,使其能够自行生长和分裂,甚至移动。但这种生物和其他类似生物都是细菌,它们的基因组非常简单,只有一条染色体。其他科学家一直在努力创造更复杂生命形式的合成版本,包括合成酵母项目(Sc2.0),他们的目标是创建一个完全合成的酿酒酵母基因组,这将使它成为第一个人造真核生物--包括所有植物和动物在内的一大类生命。酵母将其DNA包在16条染色体中,该项目之前已经合成了其中的6条。在新一批研究中,Sc2.0科学家又增加了8条染色体,并进行了一系列实验,探索酵母的生物学特性,以及在合成版本中可以安全地做出哪些改变。对基因组的主要改动之一是删除大段重复的DNA。这些区域并不特别编码任何东西,但它们会相互重组,导致结构发生重大变化。研究小组表示,通过删除这些区域,他们可以更好地控制基因组,使其更加稳定。含有31%合成DNA的酵母细胞在另一项研究中,研究人员创建了一个全新的染色体,其中含有编码转运核糖核酸(tRNA)的DNA片段。研究小组说,这些DNA序列很容易出现不稳定的情况,因此把它们从基因组中通常的位置剪切出来,放入自己的染色体中,也有助于提高整个基因组的稳定性。其他研究小组将酵母的生存能力推向了极限,他们对染色体的结构进行了重大改变,如将染色体融合在一起、将染色体的"臂"倒置或故意将染色体折叠得不正确。他们发现,酵母细胞能够承受的变化程度令人惊讶,而且仍然能够茁壮成长。接下来,Sc2.0科学家开始将尽可能多的合成染色体组装到一个活的酵母细胞中。他们采用了一种渐进技术,即用每种酵母菌都带有一条合成染色体的菌株进行杂交,然后挑选出获得了父母双方变异的后代。通过世代重复这一过程,他们最终得到了含有6.5条合成染色体的酵母菌株。最后,他们利用在该项目中开发的一项新技术,将另一条染色体替换到这一菌株中,从而得到了基因组由7.5条合成染色体组成的酵母菌,这意味着它是第一个合成DNA超过50%的菌株。尽管科学家们花了15年时间才行至半路,但他们预测后面的工作将一马平川,只需再花一年时间,他们就能培育出100%合成的酵母菌株。最后两条染色体已经合成,有望在未来几个月内发表论文。之后就是繁琐的编辑和调试工作,以确保酵母仍能存活。这个项目的成果-完全合成的酵母菌株对世界的帮助远比你想象的要大得多。目前,酵母不仅能生产食物,还能生产抗生素、药物、生物燃料和一系列其他有用的分子。可以对酵母进行改造,使其更有效地进行生产,或扩大其生产范围,以解决其他重大问题。这项研究的10篇论文发表在《细胞》、《分子细胞》和《细胞基因组学》杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396821.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1396821.htm