稳定的半合成细菌产生了

2022-05-07 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:1007 /
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来自美国、中国和法国的研究人员创造了他们所说的世界上第一种稳定的半合成微生物。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。在44,818倍的极高放大率下,这张彩色扫描电子显微镜(SEM)图像揭示了大肠杆菌显示的一些形态学细节。图片来源:珍妮丝·哈尼·卡尔/疾控中心。生命的遗传密码只包......

来自美国、中国和法国的研究人员创造了他们所说的世界上第一种稳定的半合成微生物。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

At an extremely high magnification of 44,818x, this colorized scanning electron microscopic (SEM) image reveals some of the morphologic details displayed by Escherichia coli. Image credit: Janice Haney Carr / CDC.

在44,818倍的极高放大率下,这张彩色扫描电子显微镜(SEM)图像揭示了大肠杆菌显示的一些形态学细节。图片来源:珍妮丝·哈尼·卡尔/疾控中心。

生命的遗传密码只包含过四种天然碱基:腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)。

这些碱基配对形成两个“碱基对”& # 8212;脱氧核糖核酸阶梯的阶梯& # 8212;它们被简单地重新排列,创造出细菌和蝴蝶,企鹅和人类。

在他们2014年合成一对脱氧核糖核酸碱基对的研究基础上,斯克里普斯研究所的弗洛伊德·罗默斯伯格教授和合著者设计了一种细菌大肠杆菌,它使用四个天然碱基,但在其遗传密码中也有两个合成碱基(X和Y)。

“遗传字母表编码所有生物信息,但它仅限于形成两个碱基对的四个字母,”作者解释说。

“为了扩展字母表,我们开发了合成核苷酸,它们配对形成非天然碱基对(UBP),并将其用作存储更多信息的半合成生物(SSO)的基础。”

"然而,单点登录发展不佳,在各种标准的增长条件下失去了UBP . "

研究人员现在已经表明,他们的细菌在分裂时可以无限期地保持合成碱基对。

“我们已经让这种半合成生物变得更像生命,”罗默斯伯格教授指出。

“虽然这种生物的应用还很遥远,但这项工作可以用来为单细胞生物创造新的功能,这些功能在药物发现等方面发挥着重要作用。”

在这项研究中,罗默斯伯格教授和合著者开发了单细胞生物保留人工碱基对的方法。

首先,他们优化了一种被称为核苷酸转运蛋白的工具,这种工具带来了非天然碱基对在细胞膜上复制所需的材料。

这项研究的第一作者、斯克里普斯研究所的研究生张约克(Yorke Zhang)说:“2014年的研究中使用了这种转运蛋白,但它让这种半合成生物非常恶心。

“我们发现了一种可以缓解这一问题的转运体改造,使生物体在保持X和y的同时更容易生长和分裂。”

接下来,研究人员优化了他们之前版本的y。

新的Y是一种化学性质不同的分子,可以被在DNA复制过程中合成DNA分子的酶更好地识别。这使得细胞更容易复制合成碱基对。

最后,他们使用CRISPR-Cas9为生物体建立了一个“拼写检查”系统,CRISPR-Cas9是人类基因组编辑实验中日益流行的工具。

但他们没有编辑基因组,而是利用了CRISPR-Cas9在细菌中的原始作用。

科学家们设计了他们的大肠杆菌,以看到一个没有X和Y作为外来入侵者的基因序列。

一个掉了X和Y的细胞将被标记为待销毁,给团队留下一个能抓住新碱基的有机体。就像生物体对非自然碱基对丢失免疫一样。

“我们能够从根本上解决这个问题,”合著者、顶点制药公司的布莱恩·兰姆博士说。

该团队的半合成细菌因此能够在分裂60次后将X和Y保留在其基因组中,这使得研究人员相信它可以无限期地保留碱基对。

“我们现在可以让生命之光继续存在。这表明生命的所有过程都可能受到操纵,”罗默斯伯格教授说。

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为稳定扩展遗传字母表而设计的半合成生物。PNAS,2017年1月23日在线发布;doi:10.1073/PNAS . 19999 . 199999999916

本文基于斯克里普斯研究所的一份新闻稿。


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