Science：科学家首次成功合成酵母染色体

FreeCell

2014-03-30 1 来源：生物360 作者：koo 388 1
  V! I' Z3 B! [" }  v) k5 z# M$ z/ k
7 ]' b7 \1 S. d* I
, b9 m6 z. a+ B6 R
由美、英、法等多国研究人员组成的科研小组27日宣布，他们成功合成了第一条能正常工作的酵母染色体。这一成果被誉为攀上了合成生物学的新高峰，也是向合成人造微生物等生命体迈出的一大步。
$ j, P  V2 @* F1 W& Z研究人员在新一期《科学》（Science）杂志上报告说，他们利用计算机辅助设计技术，历时7年成功构造了源于酿酒酵母的被称作 synIII 的染色体，尽管合成的仅仅是酿酒酵母 16 条染色体中最小的一条，但这是通往构建一个完整的真核细胞生物基因组的关键一步。
- d9 w% O# P8 K/ h1 ]/ H( X- A+ }) l1 q9 H5 U6 W  \
最让研究人员自豪的是这条染色体被成功整合进活体酵母细胞之中。研究负责人、美国纽约大学的 Jef Boeke 说：“携带这条合成染色体的酵母细胞相当正常，它们与野生酵母细胞几乎一模一样，只是它们还拥有一些新的能力，能够完成野生酵母无法完成的事件。” Boeke 认为，这是一项具有里程碑意义的研究成果，“就像第一个人类基因组被测序完成一样”。
  ~( v8 d# G+ \; G5 t! Q) H# E) l2010 年，美国科学家 Craig Venter 曾宣布，培育出第一个由人工合成基因组控制的细胞，引起广泛争论。有科学家表示，Venter 的工作是在细菌中完成的，对象只是原核生物，而本次研究是第一次合成了完整的真核生物染色体，且复杂性远高于前者。
( ~# e! S: R4 P1 Z; U" X) y$ ~# u; E染色体 synIII 在酵母中的原始版本拥有近 32 万个碱基对， Boeke 等人进行了 500 多处修改，删除了近 4.8 万个被认为对染色体复制和生长没有用处的重复碱基对，还删除了一些被称为垃圾 DNA 的序列，比如不能编码任何蛋白质的序列及能够任意移动并可能导致变异的“跳跃基因”片段，最终构建的染色体拥有约 27 万个碱基对。9 H* {( f: ]2 u$ r
( d! w# ?+ E4 [% P( k9 g8 I
Boeke 表示：“改变基因组就像赌博。一个错误的变化，就可能杀死细胞”， 而我们的酵母仍然活着，这非常重要，说明我们的合成染色体生命力顽强，赋予酵母新的属性。”
6 {+ N" U/ \  l研究人员说，这项成果将有助于更快地培育新的酵母合成菌株，用于制造稀有药物，包括治疗疟疾的青蒿素或治疗乙肝的疫苗等。此外，合成酵母还能用于生产更有效的生物燃料，如乙醇、丁醇和生物柴油等。 Boeke 说：“我们的研究实现了合成生物学从理论到现实的转变。”
  L+ b: L6 c9 j4 N3 P; V来自中国的深圳华大基因，天津大学，清华大学负责了部分染色体合成。
/ f7 C- @3 [) p原文检索：
& X- N1 y% ]" a$ I
! ?5 J) V7 G+ h2 V# A( ~: INarayana Annaluru, Héloïse Muller, Leslie A. Mitchell, Sivaprakash Ramalingam,Giovanni Stracquadanio, Sarah M. Richardson, Jessica S. Dymond, Zheng Kuang, Lisa Z. Scheifele,Eric M. Cooper, Yizhi Cai, Karen Zeller, Neta Agmon, Jeffrey S. Han, Michalis Hadjithomas,Jennifer Tullman, Katrina Caravelli, Kimberly Cirelli, Zheyuan Guo, Viktoriya London, Apurva Yeluru,Sindurathy Murugan, Karthikeyan Kandavelou, Nicolas Agier, Gilles Fischer, Kun Yang,J. Andrew Martin, Murat Bilgel, Pavlo Bohutski, Kristin M. Boulier, Brian J. Capaldo, Joy Chang,Kristie Charoen, Woo Jin Choi, Peter Deng, James E. DiCarlo, Judy Doong, Jessilyn Dunn,Jason I. Feinberg, Christopher Fernandez, Charlotte E. Floria, David Gladowski, Pasha Hadidi,Isabel Ishizuka, Javaneh Jabbari, Calvin Y. L. Lau, Pablo A. Lee, Sean Li, Denise Lin,Matthias E. Linder, Jonathan Ling, Jaime Liu, Jonathan Liu, Mariya London, Henry Ma, Jessica Mao,Jessica E. McDade, Alexandra McMillan, Aaron M. Moore, Won Chan Oh, Yu Ouyang, Ruchi Patel,Marina Paul, Laura C. Paulsen, Judy Qiu, Alex Rhee, Matthew G. Rubashkin, Ina Y. Soh,Nathaniel E. Sotuyo, Venkatesh Srinivas, Allison Suarez, Andy Wong, Remus Wong, Wei Rose Xie,Yijie Xu, Allen T. Yu, Romain Koszul, Joel S. Bader, Jef D. Boeke, and Srinivasan Chandrasegaran. Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome. Science, 27 March 2014; DOI:10.1126/science.1249252

Tivah

……这该叫，“编程生物学”？$ ]. w% a7 B1 R) ]
我想到了人工智能（AI）应用的两个大方向。第一个大方向是侯世达式的，试图通过让计算机模拟人脑的逻辑进行思维与分析，但进展缓慢（自然）；另一类是大数据库类型，通过给计算机海量数据及合适算法从而使它们能够“看起来像”智能，而不管计算机到底如何得出结论（人工神经网络的“进化”大范围上也属于此类）。
8 [  ~6 a! n9 Q- G' @( E" {而合成生物学上的酵母人工染色体，则更像是：我们知道每一个模块的功能，但对它们之间相互有何影响并非完全摸清——几十个模块的缺失/插入可能对整体影响不大，但某一模块的细微变化又可能是蝴蝶效应式的。! w/ H! T* }2 S" M
有趣。, ~% b3 u$ v" y5 x2 z
（PS：编译者辛苦……不是自己关注的领域里的进展，我果然喜欢消化中文的……）