《科学》:科学怪人合成首个基因组

【字体: 时间:2008年01月28日 来源:生物通

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美国著名的“科学怪人”Craig Venter的研究团队向着创造合成生命体迈出了重要一步。该研究团队日前宣布,他们已经创造出了第一个合成基因组。该研究组利用活体和离体技术创造出了J. Craig Venter研究所所长所说的“一种由人类制造的特定结构的最大分子,它比此前构建的最大DNA分子大20倍。在本周的《科学》杂志上,研究人员在发表的论文上描述了这个由582970个碱基对构成的基因组的创造过程,并将其命名为Mycoplasma genitalium JCVI-1.0。

  生物通报道:美国著名的“科学怪人”Craig Venter的研究团队向着创造合成生命体迈出了重要一步。该研究团队日前宣布,他们已经创造出了第一个合成基因组。 该研究组利用活体和离体技术创造出了J. Craig Venter研究所所长所说的“一种由人类制造的特定结构的最大分子,它比此前构建的最大DNA分子大20倍。

在本周的《科学》杂志上,研究人员在发表的论文上描述了这个由582970个碱基对构成的基因组的创造过程,并将其命名为Mycoplasma genitalium JCVI-1.0。 Venter表示,这确实是一个很大的分子。整个过程从四个化学瓶子开始,这些成果令他感到很振奋,但他表示这项成果很重要,但并不是他所追求的最终目标。

未参与该研究的Rutgers大学的生物化学家Richard Ebright评价说,这项成果非常重要,为用合成DNA完整地重新编排一个生命体奠定了基础。 去年六月,该研究组成功将一个细菌的基因组移植到了另外一个细菌中,这项成果成为合成生物学的一个里程碑。该研究所表示,他们的最新研究室向着创造完整的合成生物前进的三个关键步骤中的第二步。

下一步,研究人员希望能够在一个完整的合成基因组的基础上创造出活细胞。但是,到目前为止,这个目标还未实现。 Venter强调说,他的研究组仍然需要克服许多大的障碍才能达到这个目标。即使如此,他还是表示离目标已经不远了。

创造长链的合成DNA非常困难。因此,之前合成DNA长度记录只有32000个碱基对。 新文章的主要作者、该合成计划的领导者Hamilton Smith表示,几年前在他们开始这项研究的时候,他们就知道会遇到非常多的困难,因为他们踏足的是一个未知的领域。 Smith和同事的方法是合成较小的DNA”包裹”并且将它们在大肠杆菌和酵母菌Saccharomyces cerevisiae中修补在一起。他们总共合成了这样的101各重叠的“黑盒子”,每个片断的长度范围在5000到7000个碱基对之间,并且含有一个或多个完整基因。

研究组在大肠杆菌中将这些“积木”装配起来,直到它们构成了四分之一基因组那么大。这时,研究人员陷入了困境:在大肠杆菌种装配半个或一个基因组无法实现。 然后,他们相当使用一种能够耐受更大的DNA片断的细菌——S. cerevisiae,并且利用一种叫做TAR(Transformation-associated Recombination)的技术在一个酵母人工染色体上构建出了基因组。

为了确保基因组拷贝的正确,17名研究人员利用了M. genitalium基因组的大量测序、重测序基因组在研究开始和进行过程中测序他们的结构。 但是,JCVI-1.0不是一个精确的M. genitalium基因组复制品。研究人员特意用一种抗生素抗性标记打断了一个传染基因。他们还插入了水印(短的序列或拷贝)来讲它与天然的M. genitalium基因组加以区分。

另外,他们还不小心打断了一种关键的RNA编码区域,这个错误将必须在他们成功移植基因组前加以修复。如果研究组成功移植了这种合成基因组,他们将继续向着他们的最终目标前进。 Venter和同事一直都希望能够创造出合成的生物体,它们将能用于生物能源研究。由于M. genitalium的基因组相对较小,因此这种细菌的基因组可能成为新合成基因组的基本骨架。(生物通雪花)

科学怪人基因组成为《时代》年度科学发现:http://www.ebiotrade.com/newsf/2007-12/20071229154038.htm

科学怪人Craig Venter

美国洛克菲勒J. Craig Venter研究所的Craig Venter等人在今年的《科学》杂志上宣布,将人工合成的染色体植入了细菌细胞,得到表达人工染色体的新支原体,他们将其命名为实验室支原体(Mycoplasma laboratorium)。负责该项研究的Venter在美国学界素以“科学怪人(Bad boy of Science)”闻名。

在过去的几年里,Venter和同事确定出,一种最小的基因组至少需要含有400个基因来维持一个自由生活的细胞。他们通过系统地敲除简单细菌Mycoplasma genitalium(一种通过性传播、感染人类的寄生虫)的基因达到了。 Venter希望能够利用构成DNA的核苷化学合成这个基因组(生命必须基因组),然后将它放入一个细菌细胞中。达到这个目标需要一种替换能用合成的基因组替换掉Mycoplasma基因组的技术。这项新的研究证实这种基因组的移植是有可能的。

Venter的研究组尝试将Mycoplasma mycoides的基因组转移到一个同类病菌M. capricolum中。这两种细菌都能感染山羊、绵羊和牛。依据它们合成的蛋白质,最终得到的这些细胞似乎已经完全变成了M. mycoides种。由于Mycoplasma细胞太小,很难利用机械方法来操作,因此研究人员不得不设计很费事的化学和物理方法来从一种细菌中提取基因组并将其引入到另外一种细菌中。这个过程说起来很容易,但实际操作起来则非常复杂。

Venter之前因希望能够为他的最小基因组申请专利而引发争议,他表示一旦完成了基因组的准备工作,则这项移植技术将会使他们能在很短的时间里合成第一个细菌。他表示,这个过程大概需要数周或数月。
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