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大肠杆菌基因组大改写:重新编码的细菌依然活着,但成长速度较慢

2024-11-02 208

这是一种全新的生命形式吗?来自英国剑桥大学科学家,以人工合成出基因组长度含 400 万个碱基对的大肠杆菌,彻底重写细菌的 DNA 并砍掉一些冗赘遗传密码。研究人员指出,拥有新基因组的大肠杆菌根据一套全新生物学规则运作,生长速度比正常菌株稍慢,但很难区分出谁是天然细菌、谁是合成细菌。

细胞染色体中,控制某一性状表现(比如大拇指能否弯曲、耳垂是否分离、单眼皮或双眼皮、发色为黑色或金色等)的 DNA 片段称为基因,而一套染色体完整的 DNA 序列称为基因组(包含基因和非编码 DNA),内有一个生物体携带的遗传讯息。

每个基因由一连串核苷酸组成,每个核苷酸由碱基(A、T、C、G)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分构成;DNA 长链上连续 3 个核苷酸再形成一组密码子(codon),每个密码子决定一种氨基酸或终止讯号,由氨基酸构成的蛋白质则负责执行各种功能,这些密码子就是遗传密码(Genetic code)。

而剑桥大学团队的实验持续了 2 年,研究人员想知道如果剔除一些冗赘的遗传密码,是否会影响生物体。首先他们重新设计遗传密码,接着以化学方法合成,然后添加到大肠杆菌(Escherichia coli,简写:E. coli)DNA 中取代原本的天然基因组,且剔除掉 2 组遗传密码,最终制造出含 400 万个碱基对的人工基因组,形成 DNA 代码被彻底改变的新型微生物,称为“Syn61”。

新型大肠杆菌成长速度比正常的大肠杆菌慢,领导这项研究的合成生物学专家 Jason Chin 指出,合成基因组可能会带来一些好处,比如病毒无法入侵重新编码过的细胞(编码方式不同,但执行的功能都没变),也可以让科学家替细胞盖一座“基因防火墙”,避免基因移到其他物种身上时发挥作用。

更或者,一个完全重新编码的生命、具有全新化学成分的分子可能诞生。除现有已知的 20 种蛋白质氨基酸外,也许科学家能编码新的密码子,制造出能够在体内执行新功能的新蛋白质。新论文发表在《自然》(Nature)期刊。

  • Scientists Created Bacteria With a Synthetic Genome. Is This Artificial Life?
  • Researchers make their own E. coli genome, compress its genetic code
  • Cambridge scientists create world’s first living organism with fully redesigned DNA

(首图来源:pixabay)

2019-05-18 12:27:00

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