生命基因密码再添一员.ppt

5月7日，美国科学家FloydE.Romesberg带领的团队在自然（Nature）上发表了一篇“Asemi-syntheticorganismwithan,expandedgeneticalphabet”（通过扩大遗传密码子半合成新的生物）。Nature杂志将本研究作为头条：伴随了我们几十亿年的4种A、G、C、T遗,传密码子组成了世界上有机体的DNA，然而，最近他们已为构成生命化学蓝图的基因密码添加了两个字母。因为最近他们创造了一种使用非天然核苷酸的新生物。得克萨斯奥斯汀大,学的生物化学家罗斯泰尔（RossThyer）发表了对这项研究的评论，“从试管到活细胞是巨大的进步。” 合成生物学的目标：使用非天然核苷酸创建新生物 由于使,用非天然核苷酸的新生物可以为很多细胞工程（使用非天然氨基酸合成新蛋白）提供平台，因此使用非天然核苷酸创建新生物一直是合成生物学的目标。 近20年来，研究人员一,直在努力寻找能充当DNA新碱基的新分子，目的是制造以前从未存在过的蛋白质。 寻找非天然核苷酸（碱基）工作面临诸多挑战 首先是制造蛋白质的第一步中，新碱基对必,须能与DNA密码中的天然碱基紧密配合，不得干扰复制或转录。在这个过程中，DNA“拉链”被打开，部分片段被复制，以提供一个模板，然后拉链再重新合上。 其次，另一,个问题是要确保被插入的碱基对不被细胞的DNA修复机制攻击和删除。 五十年的研究历程 今天的我们都知道：DNA是制造并维持生命的一套遗传指令。DNA这种位于细,胞中心部位的长分子包含一个双螺旋，这个双螺旋的形状类似缠绕在一起的拉链。双螺旋的“牙齿”是数以百万计的所谓字母碱基对，即成双成对的化学物质。腺嘌呤和胸腺嘧啶组成,A-T碱基对，胞嘧啶和鸟嘌呤组成C-G碱基对。 早在上世纪60年代，科学家就质疑是否存在由其他遗传密码子组成的生物。直到1989年，瑞士联邦理工学院的研究员S,tevenBenner使用一些化学性质与自然碱基相似的非天然碱基，通过解码其中的胞嘧啶（cytosine，C）和鸟嘌呤（guanine，G），发现了这些有趣的密,码子进行复制、转录到蛋白质表达的现象。 2008年，历经15年的研究，美国加州拉霍亚斯克里普斯研究所FloydRomesberg及其同事之前曾开发出一对非天然,碱基对（d5SICSTP和dNaMT），这对碱基对可以在一个纯净的无细胞系统中实现DNA复制过程。但把这个结果推衍到一个细胞中并非轻而易举，例如，如何把这些非自,然的碱基对引导入细胞就是一个挑战。 FloydRomesberg说：“地球上各种生命的密码都只包含A-T和C-G这两种DNA碱基对。我们制造的有机体能稳定地包,含这两种碱基对和另一种非天然碱基对。”然而，这种人造碱基对只有在外界帮助下才能幸存下来，一旦得不到外界支持就会脱离基因组。 基因工程菌助力研究 由于这种,碱基对在自然界并不存在，用来在细胞中复制它们的分子构建模块也不存在。研究人员最后找到了解决办法：把这些构建模块添加到悬浮着大肠杆菌的溶液中。 因此在这项新研究,中，研究人员制造了一种被称为质体的环形DNA，这种DNA包含天然A-T碱基对和C-G碱基对以及被称为d5SICs-dNaM的非天然碱基对。然后这种质体被插入大肠,杆菌中。 但另一个问题出现了：大肠杆菌是一种常见细菌。科研人员还必须对大肠杆菌进行基因工程改造，这样大肠杆菌就能分泌出一种藻类蛋白质。这种藻类蛋白质可以像牛马,一样在细胞膜上拖拽这些构建模块。 这种新奇的质体能顺利地进行自我复制，而且很少出错这对DNA保持健康至关重要，同时非天然碱基对也不会被从密码中清除。 合,成生物学领域最大的挑战与前景 相关人士在分析合成生物学领域所面临的最大挑战的同时，还调查了该领域中渴望专利和支持所有内容免费开放两方之间的摩擦。 与此同时，,一组合成生物领域的专家呼吁应让在哺乳动物中的更多研究能经受住演化的设计。 他们表示，他们对工程细菌进行了基因工程改造，这样该细菌就可以将自然界中找不到的两种D,NA（脱氧核糖核酸）成分纳入其中并进行复制。 那有没有可能添加更多的碱基呢？科学家说，这项实验旨在表明，人类的干预可以使已存在数亿年的DNA字母表扩大。 通,向革命性药物和纳米技术创新的道路较长，通过这项研究可以诞生更加丰富的生