合成生物學(xué)家日前報(bào)告了迄今為止意義最為深遠(yuǎn)的一項(xiàng)細(xì)菌基因組重寫(xiě)結(jié)果。這一進(jìn)展包括重新利用了大腸桿菌3.8%的堿基對(duì)。
研究人員在8月18日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表了這一研究成果。
研究人員換下了大腸桿菌64個(gè)遺傳密碼子（為氨基酸指定遺傳代碼的序列）中的7個(gè)。他們?nèi)缃衲軌蛲ㄟ^(guò)在55個(gè)片段（每一個(gè)片段的長(zhǎng)度為5萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)）中合成脫氧核糖核酸（DNA）從而減少遺傳密碼子的數(shù)量。研究人員還將這些碎片組裝到一個(gè)有功能的大腸桿菌中。
除此之外，由美國(guó)馬薩諸塞州波士頓市哈佛醫(yī)學(xué)院科學(xué)家率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)研究是推動(dòng)設(shè)計(jì)具有新屬性的生物體的重要一步，例如抵抗病毒的傳染性。
包括該醫(yī)學(xué)院George Church在內(nèi)的合成生物學(xué)家說(shuō)，這項(xiàng)工作同時(shí)也被視為“人類基因組項(xiàng)目——書(shū)寫(xiě)”的原型——科學(xué)家打算利用該項(xiàng)目人工合成一個(gè)人類基因組。
Church表示：“這項(xiàng)研究是一個(gè)示范，表明此類徹底的再造工程是可行的。”
并未參與該項(xiàng)研究但之前曾與Church合作進(jìn)行重編碼工作的康涅狄格州紐黑文市耶魯大學(xué)合成生物學(xué)家Farren Isaacs表示：“將遺傳密碼子從64個(gè)減少至57個(gè)戲劇性地違背了自然界中已有的規(guī)律。”他說(shuō)：“這是向前邁出的重要一步，證明了遺傳密碼的延展性，以及全新類型的生物功能和屬性如何通過(guò)重新編碼的基因組從生物體中被提取出來(lái)。”
Church的研究團(tuán)隊(duì)和其他科學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)，在大腸桿菌中重新編碼單個(gè)氨基酸是可行的，從而可以使這種細(xì)菌包含在自然界中不存在的氨基酸。這樣形成的重編程生物體對(duì)病毒性感染具有高度抵抗力，這是因?yàn)樗鼈儾辉俸胁《旧嫠璧乃凶匀簧矬w共有的遺傳機(jī)制。它們的制造同時(shí)還可以完全依賴于其食物中的合成氨基酸，從而減少了對(duì)重新編碼的細(xì)菌能夠逃出實(shí)驗(yàn)室并在野外肆虐的擔(dān)心。
在這項(xiàng)最新研究中使用的再編碼技術(shù)是一個(gè)艱苦的過(guò)程，并且這僅僅在幾年之前還是不可能的。在過(guò)去10年中，遺傳工程以及人工合成DNA研究的迅猛發(fā)展使得更多雄心勃勃的遺傳工程項(xiàng)目成為可能。
曾在Church實(shí)驗(yàn)室參與該項(xiàng)研究、如今在西雅圖市華盛頓大學(xué)任職的合成生物學(xué)家Marc Lajoie表示：“這個(gè)項(xiàng)目具有前所未有的規(guī)模，這是有史以來(lái)完成的最大的完全人工合成的基因組，并且是迄今為止被引入一個(gè)基因組的最具功能性的變化。”
由加利福尼亞州拉荷亞市J.Craig Venter研究所的基因組企業(yè)家Craig Venter率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在今年3月曾宣布，他們已經(jīng)基于一個(gè)細(xì)菌基因組創(chuàng)建出了一個(gè)人工合成的基因組，同時(shí)去除了所有不必要的基因。但是這一生物體的基因組卻比大腸桿菌小了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
Church和他的研究團(tuán)隊(duì)如今正在嘗試將他們的重編碼大腸桿菌的DNA片段縫合到一個(gè)連續(xù)的基因組中。隨后研究人員會(huì)測(cè)試這個(gè)再造的生物體是否具有生命。Church表示他并不清楚這項(xiàng)研究要花多長(zhǎng)時(shí)間；他的實(shí)驗(yàn)室成員估計(jì)其時(shí)間可能為4個(gè)月到4年。
Isaacs表示：“這將需要巨大的努力，但它看起來(lái)是能夠?qū)崿F(xiàn)的。”
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