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“人造生命体”合成酵母基因新进展:加装系统让菌株快速进化

2018-05-23 09:16:04      参与评论()人

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66.7%。

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》(Nature Communications)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(Synthetic Chromosome Recombination and Modification by LoxP-Mediated Evolution)及其应用展开了一系列研究。

戴俊彪在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)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Sc2.0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。“

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