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纽约大学:多国科学家研究小组首次合成“真核生物染色体”
纽约大学:多国科学家研究小组首次合成“真核生物染色体”
2014/4/2 13:53:20 | 浏览:1030 | 评论:0

纽约大学:多国科学家研究小组首次合成“真核生物染色体”

  纽约大学的遗传学家杰夫·伯克本周宣布,一支由多国科学家组成的研究小组设计了一种新基因组并将其植入细胞。这种基因组经过大幅改造,和与之相对应的天然基因组截然不同。研究过程中,科学家让基因组的遗传基发生了500种变化。这一研究成果意味着科学家在朝着设计完美人类基因的道路上又往前迈进一步。

  此项研究由伯克领导。他指出:“改造基因组就像赌博一样,一个错误便会杀死细胞。”庆幸的是,伯克等人植入的细胞存活下来并使用它的新基因组。这个细胞可以繁殖,繁殖后产生的细胞也携带这个新基因组。这一研究成果意味着科学家在朝着设计完美人类基因的道路上又往前迈进一步。

  4年前,研究人员在电脑上“复制”基因组,而后在实验室培育,最后植入细胞,观察发生的变化。科学家当时表示这是一项巨大进步。他们第一次培育出合成细菌细胞。伯克表示新研究成果又是一项重大突破。他说:“我们的研究让合成生物学从理论走向现实。”这项研究突破意味着科学家能够改变活生物的设计。

  伯克的研究小组培育的新基因组和细胞复杂程度更高,进一步接近人类。他们在研究中使用的是酵母菌。酵母菌细胞、人类细胞以及动植物细胞都是真核细胞,细胞核外包裹着细胞膜。人类染色体处在细胞核内,由长长的DNA链构成。它们向纱线一样缠绕,形成我们熟悉的X形和Y形。人类染色体被称之为“真核生物染色体”。

  纽约大学称伯克等人的研究突破标志着科学家有史以来第一次成功培育出人造真核生物染色体。伯克等科学家将这种染色体称之为“synIII”。他们用了7年时间培育synIII,期间获得大约60名学生的协助,此外还借助电脑建模技术。研究过程中,每名学生负责“组装”大约1000个碱基对,形成DNA链。他们“组装”的一条DNA链共有273871个碱基对。相比之下,酵母菌的天然染色体由316667个碱基对构成。碱基对减少是设计和改造的结果。伯克和他的研究剔除了47841个重复其他对的碱基对以及一些“垃圾”DNA。经过设计的synIII非常干净,是原版的改进型号。

  酵母菌细胞拥有大约6000个基因,其中有大约三分之一与人类相同,虽然酵母菌是一种非常简单的生物。这种相似性能够降低研究难度。纽约大学称酵母菌基因的名气可能超过其他任何生物。虽然也在进行人类基因研究,但伯克并不打算设计一组合成人类染色体。他的目标是打造培育一个完整的酵母菌细胞所需的所有16个染色体。目前,他的研究已经取得进展。

  目前,科学家正在寻找加快“组装”DNA链速度的方式,目标是达到最初的10倍,进而加快染色体的合成。此外,伯克还希望改进酵母菌细胞。现在,他的研究小组能够操控酵母菌的基因,就像玩一副纸牌一样。他说:“我们希望拿到一副好牌,让酵母菌能够在一系列极端环境下存活,例如高酒精水平环境。”可忍受高酒精水平环境的酵母菌能够提高啤酒的烈度。如果能够对酵母菌的基因进行编程,科学家还可以利用经过设计的酵母菌研发药物、疫苗和燃料。

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