作者:Sanjay Vashee 来源:《科学》 发布时间:2009-8-31 15:08:00
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利用基因工程培育新型微生物
 
通过巧妙的基因操纵行为,美国克雷格·文特尔研究所的研究人员将一个细菌基因组移植到酵母中,经改造后再将其移植到一个中空的细菌壳中,从而产生了一个新的微生物。此项技术为对实验室中很少研究的生物体进行基因改造提供了一种更简易的途径,对培育生产燃料或清除有毒化学品的微生物也有重要价值。
 
得益于对酵母和大肠杆菌等微生物的多年研究,科学家们已能利用这些基因工具进行更为复杂的基因改造,如更换整个化学路径制作出可执行更复杂任务或更有效地生产物质的微生物。但是,很多业界关注的微生物,如那些具有生产化学物这种独特能力的微生物并不容易制成。科学家们希望能够设计像光合微生物这样的目标有机物,以更有效地将光转换为燃料。
 
通过将这些细菌的基因组插入酵母,文特尔研究所的科研人员发现,他们更容易地对其进行操控。研究人员表示,人们想要的是酵母或大肠杆菌的能力,而不是拥有其光合作用的器官。将这两种基因组相结合在生物燃料世界里将是极为有趣的事情。
 
文特尔研究所高调寻求从头开始创建生命,各种技术也不断地从中涌现,他们想要创建一个合成基因,然后用其来控制或重新启动一个受体细胞。2007年,该研究所发表论文描述了其基因组移植研究成果,基因组移植是将一种类型的细菌基因组转移到一个密切相关的细菌,从而使宿主带有捐助者的特征。去年,研究人员通过将合成DNA片段缝合在一起创建出一个合成基因组。
 
为了制作出一个合成生物体,研究人员不得不将合成基因组移植到一个细胞内,使其成功地重启细胞。合成基因组被装配入酵母中,意味着它缺少一些细菌的生物标记特征。研究人员发现,如果没有这些标记,宿主细菌会将移植基因组视为外来入侵者而将其摧毁。
 
《科学》杂志网络版上最新发表的一项新技术使此问题迎刃而解。研究人员首次将丝状支原体基因组移植入酵母中。虽然科学家们曾在酵母中生长出细菌DNA片段,但这是首次以这种方式生长出完整的细菌基因组。使用现有的酵母基因工程工具,研究人员在化学上改变了细菌的遗传物质,从而使其携带了细菌的分子标记特征。研究人员将这个改性基因组移植入山羊霉浆菌(和丝状支原体具有很近的亲缘关系)以产生一个丝状支原体细胞。
 
美国波士顿大学生物工程师吉姆·柯林斯表示,此项研究增强了基因组工程的能力并开辟了新的应用领域。对于生物能源和生物材料产业来说,这是一个重大的进步。
 
目前,研究人员正在致力于对其他细菌进行测试,以便将生产技术转移到与生物燃料业更为相关的有机物上。研究人员表示,有机物的遗传路径可分解环境污染物,其通过基因工程移植入细菌后,就可以生存在如酸性池塘这样恶劣和被污染的环境中,然后就可用于对这些区域进行清理。(来源:科技日报 冯卫东)
 
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