合成生物学新成果登Nature杂志最受关注论文

【字体: 时间:2011年01月30日 来源:生物通

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  要使合成生物学家的创造力得以释放,那么基本线路就必须是真正可以互换的,即必须是模块化的和可伸缩的。在近期的Nature杂志上连续发布了两篇合成生物学的相关研究论文朝着这一目标又向前迈进了一步。

  

生物通报道  要使合成生物学家的创造力得以释放,那么基本线路就必须是真正可以互换的,即必须是模块化的和可伸缩的。在近期的Nature杂志上连续发布了两篇合成生物学的相关研究论文朝着这一目标又向前迈进了一步。

原文推荐:
Robust multicellular computing using genetically encoded NOR gates and chemical‘wires’.Nature Volume: 469, Pages: 212–215 Date published: (13 January 2011) DOI: doi:10.1038/nature09565

Distributed biological computation with multicellular engineered networks. Nature Volume: 469,
Pages: 207–211 Date published: (13 January 2011) DOI: doi:10.1038/nature09679

在第一篇论文中,加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员利用一种关键的分子电路对大肠杆菌实施了生物工程改造,使基因工程师能够对细胞进行编程,从而能够彼此通讯并进行计算。
 
“目前最通用的电子计算机是数字计算机,也就是说,通过对1与0阵列的逻辑运算来获得更复杂的功能,最终产生大多数人们所熟悉的相关软件。这些逻辑运算也是细胞计算的基础。我们通常想到电子流可以做运算的工作,但是实际上任何基质都可以有类似电脑的表现,包括齿轮、水管与细胞均是如此,”论文的通讯作者、合成生物学家、UCSR药学院化学系副教授Christophre A Voigt解释说:“在本研究中,我们采用的是细菌群落,使之接受来自毗邻的两种化学信号,同时建立了与形成硅片计算基础的逻辑门相同的逻辑门。”

Voigt的研究小组用基因建立逻辑门后又将其插入到不同的大肠杆菌菌株中,逻辑门控制着一种化学信号的释放和感知,从而使得细菌之间的各逻辑门彼此联系,这些“重新连接”的细菌可像微型电脑一样进行编程。

研究人员称利用这一技术将细胞转化为电脑,并对之进行编程将有可能使细胞获得更多的精密复杂功能从而实现各种各样的目标,其中包括农业与药物商场、材料与工业化学制品等。此外,这一技术还将促使研究者们能够在理解细胞的数不胜数的部件在分子水平上具体运作方面获得长足进步,并在实际工作中让那些细胞执行定向功能。

在另一篇论文,来自瑞典和西班牙的科学家利用酵母细胞制造出了合成电路,细胞之间可以通过基因调控进行连接。他们对这些酵母细胞进行了基因修改,使它们能够基于设定的标准来感应周遭环境,并通过分泌出分子向其他酵母细胞发送信息。因此,这些不同的细胞能像乐高玩具的积木块一样连接在一起,产生更复杂的电路。与使用的一种转基因酵母制成的结构相比,这种由不同转基因酵母细胞组成的结构完成更复杂的“电子功能”。

尽管经过重新编程的细胞还不能像真正的计算机做同样的工作,但该研究为使用这样的细胞建立复杂的系统铺平了道路。未来人体健康状况有望通过这种“分子对分子”的交流系统来探测,将疾病消灭在萌芽阶段;或者将其作为生物传感器来探测污染物,分解环境有毒物质。

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