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科学家为细菌重编基因组密码 提高抗病毒能力

2013-10-21 10:12 来源:三九健康网 

据物理学家组织网10月18日(北京时间)报道,最近,美国耶鲁大学和哈佛大学的科学家合作,为一种细菌重新编写了完整的基因组编码,并提高了其抗病毒能力。相关论文发表在10月18日的《科学》杂志上。

“这是第一次从根本上改变了遗传密码。”论文共同高级作者、耶鲁大学分子、细胞与发育生物学副教授法伦·艾萨克斯说,“创造一个有着新基因编码的生物,这让我们能利用许多强有力的方法来扩展生物功能的范围。”

蛋白质是由DNA指令所编码,并由20种氨基酸所构成,在细胞中执行多种重要的功能作用。氨基酸由4个核苷酸组合成的整套64个三联体编码,这4个核苷酸包含了DNA的主体部分。这些三联体(包含3个核苷酸的单元)叫做密码子,就是生命的基因字母表。

本研究由艾萨克斯和论文合著者、哈佛医学院的乔治·切尔奇共同负责。研究中,他们改变了生物学的基本规则,探索能否替换自然生物的某些密码子或整个基因组字母,然后再引入全新字母创造出自然界没有的氨基酸。

实验中,研究人员替换了大肠杆菌的一个密码子,删除了其本身固有的停止标记,该停止标记可终止蛋白质合成。他们将“停止”密码子进行了修改,使之编码了一种新型氨基酸,并以“即插”方式插入到基因组中。新基因组能限制病毒用来感染细胞的一种天然蛋白质的生产,从而让细菌拥有了抵抗病毒感染的能力。

创造一种基因组重编码的生物,使其造出强大的新型蛋白质用于各种目的:从对抗疾病到制造新材料,提高了研究人员改造自然的能力。本研究标志着人们首次能改变一个生物整个基因组的全部基因编码。

艾萨克斯说,本研究为把重编码细菌变成“活制造厂”搭建了广阔舞台,以生物制造方式创造出新型“特异”蛋白质和高分子聚合物,而这些新型分子为新一代材料设计、纳米结构、治疗方法及药物递送工具奠定了基础。“由于基因编码是通用,本研究也为重新编程其他生物的基因组带来了光明前景,并对生物技术行业带来巨大的影响,有可能开辟出全新的研究与应用之路。”

总编辑圈点

包括人在内的各种生物主导着世界。而让生物千差万别,世界丰富多彩的,正是基因。科学家进行基因研究、破译基因组密码的最终目的,就是为了有朝一日能够自如地改写、甚至编排这个世界上最神奇和复杂的密码。如今美国科学家在这一领域占得先机,第一次从根本上改变了遗传密码。可以说,这是人类有能力对生物遗传密码重新改写的重要证明。如果有一天真正拥有了“上帝之手”,对人类和世界而言到底是喜是忧?而这双“手”又是否真的无所不能?这一切真让人既憧憬又紧张。