经过近15年的工作和4000万美元的薪水,J。CraigVenter Institute的一组科学家表示,他们成功地创建了第一个具有完全合成基因组的生物体。这一进展可以证明在计算机中设计并在实验室中组装的基因组可以在供体细胞中起作用,最终繁殖出功能齐全的生物,即人造生命。
如《日记》中所述科学,研究科学家构建了细菌的基因组支原体支原体来自1000多个部分的DNA单元。然后研究人员移植人为地组装基因组M. Capricolum已经清空了自己的基因组的细胞。 DNA“启动”后,细菌开始起作用并以与自然发生的方式相同的方式繁殖M. mycoides。
“这是一系列令人印象深刻的步骤的结晶,”麻省理工学院生物工程副教授罗恩·魏斯(Ron Weiss)告诉Livescience.com。 “如果您看着过去几年,那是他们能够产生的东西,那绝对令人印象深刻。能够创建这种规模的基因组?这令人印象深刻。”
为了启动,DNA利用了M. Capricolum根据研究团队成员Carole Lartigue的研究,受体细胞。细菌细胞仍然包含某些“机械”,使它们执行表达基因或采用遗传密码并将其用于建立蛋白质- 称为转录。 Lartigue说,当人工基因组进入细胞时,运行DNA转录的细胞机识别DNA并开始完成工作。
“该细胞的血统是计算机,它不是其他遗传密码,”科学研究所的《科学论文》的首席作者丹尼尔·吉布森(Daniel Gibson)说。
为了创建基因组,Gibson和他的同事使用酵母将数千个DNA片段粘合在一起,每个DNA片段中包含1,080个碱基对,他们从另一个实验室订购。为了协助组装,DNA的每个部分都包含80个碱基对,指示酵母在何处连接两条链。
慢慢地,DNA链以成千上万的碱基对,然后成千上万,直到酵母产生完整的1,080,000碱基对,然后合成基因组。
然后,科学家将完成的基因组与两个先前测序的天然进行了比较M. mycoides作为路线图的基因组。这两个道路地图略有不同,迫使Venter科学家承诺跟随一个或另一个,而不知道哪个基因组更准确。
即使是微小的不准确性也可以防止惰性DNA激活到活细菌中,从而使精度至高无上。在某一时刻,单个基对错误将整个程序返回了三个月。但是,DNA测序精度已经变得如此先进,以至于至少发现错误只花了几天,而不是十年前在基因工程期开始的几个月。
但是,合成过程仍将一些突变引入M. mycoides基因组。研究人员故意插入了四个DNA序列,这些DNA用作水印,以便他们可以区分自然发生和合成细菌。
水印包含一个代码,该代码将DNA转换为带标点符号的英语字母,从而使科学家可以通过基因写消息。翻译时,水印阐明了46名帮助该项目的研究人员的名字,詹姆斯·乔伊斯(James Joyce),物理学家理查德·菲曼(Richard Feynman)和J. Robert Oppenheimer的名字,以及任何破译代码的人都可以发送电子邮件。
合成细菌多年来一直在诱人的科学家,并通过计算机设计的基因组廉价有效地产生定制酶,燃料和药物,并具有细菌培养的承诺。
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