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新技术可以帮助科学家在短短一天内创造出一种基因

关键词:技术,科学家,基因

由于采用了一种模仿身体复制自身DNA的新技术,因此很快就可能在一天内创建一个新基因。尽管该技术需要消除一些障碍,但有一天它可以让研究人员快速重写微生物基因,使他们能够即时合成新的药物和燃料。


“这是未来,”哈佛大学的遗传学家乔治·丘奇说道,他开创了许多技术,用于读取和编写合成生物学的DNA。 “这将是巨大的。”


自20世纪70年代以来,研究人员已经能够制造DNA。传统方法采用DNA核苷酸 - 化学字母A,G,C和T-并将它们逐个添加到称为寡核苷酸或寡核苷酸的生长链中。但是这个使用一系列有毒有机试剂的过程通常很慢且容易出错,将寡核苷酸限制在大约200个字母 - 这是构成大多数基因的数千个字母的一小部分。


我们的细胞使DNA不同。称为聚合酶的多种酶读取单链DNA,然后合成与其结合的互补链。这促使重新设计聚合酶的梦想成为新的DNA。


几十年来,大多数研究人员已经确定了一种称为末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)的特定聚合酶,因为与其他聚合酶不同,它可以将新核苷酸连接到寡核苷酸链而不遵循DNA模板链。 Natural TdT这样做可以为抗体编写数以百万计的新基因变体,免疫系统可以从中选择目标入侵者。但是,天然酶会随机添加新的DNA字母,而不是像研究人员想要的那样控制字母的精确序列。


科学家们多年来一直尝试使TdT一次添加一个核苷酸并停止,然后用不同的核苷酸重复该过程,Sebastian Palluk博士说。在加利福尼亚州劳伦斯伯克利国家实验室的化学家Jay Keasling实验室工作的学生。他们首先在DNA的四个碱基中添加化学基团,作为“停止”信号。因此,当TdT将修改后的A添加到任何长度的寡核苷酸时,将阻止添加下一个碱基。然后将oglio捞出,洗涤,并用另一种化合物处理以切断阻断组,准备下一次延伸。


但是TdT对这些修饰的核苷酸不起作用。 “TdT非常挑剔,”帕卢克说。一个这样的系统,例如添加每个修改的基础,太慢而不实用。


帕卢克说,他也试图让这种方法奏效。 “我沿着这条路走了2年,”他说。但他得与博士学位的Daniel Arlow谈话。 Keasling实验室的学生也试图用酶来合成DNA。最终,他们采取了一种新颖的方法。它们从四个独立碱基的四个独立池开始,每个碱基具有与A,G,C或T连接的TdT拷贝。为了生长它们的寡核苷酸,它们从其中一个池中添加碱基。在TdT将碱基添加到寡核苷酸的末端后,它仍然被束缚,阻止酶的任何额外拷贝与寡核苷酸反应并进一步延伸。然后将现在的寡核苷酸捞出,并将系绳剪掉。游离的TdT被冲走,寡核苷酸已准备好添加下一个碱基。

最终,这种方法应该很便宜,Keasling说,因为TdT很容易在细菌和酵母中制造。它也很快。 Palluk,Arlow,Keasling及其同事今天在Nature Biotechnology上报告说,大多数新核苷酸在10到20秒内与生长的寡核苷酸结合。目前,系绳剪断步骤仍需要一分钟。 Church说,新的方法还没有准备好取消传统的DNA合成。到目前为止,该组织已将寡核苷酸仅长10个碱基。并且仍然存在一些写作问题,因为该方法在以所需顺序编写DNA时仅98%准确,低于传统方法的99%准确度。 “这对于第一次演示很酷,”帕卢克说。 “但现在还没有。”


为了编写长达1000个碱基的寡核苷酸,该方法可能需要99.9%的准确度。如果它到达那里,教会说它不仅可以帮助改变合成生物学编写和测试新基因的努力,以创建一个紧凑的档案,来自天文学调查等巨大科学项目的信息,这些项目可以被捕获并读出后来。


阅读:  2018-07-26 10:38:16  网站名称