人工合成最小细菌Syn 3.0

2016-03-29 10:19 来源 综合

　　美国科学家人工合成最小细菌：2016年3月25日出版的《科学》杂志中，由美国加利福尼亚基因组测序先驱Craig Venter率领的研究人员报告称，他们人工合成最小细菌Syn 3.0。

　　Syn 3.0基因组仅留下了生存和繁殖所必需的473个基因。人类的基因数量超过2万个，衣笠草脱氧核糖核酸（DNA）数量是人类的50倍。哈佛大学合成生物学家George Church表示：“这是一项杰作。”科学家认为，人工合成最小细菌是生命科学领域的突破性进展，将有助推进对生命奥秘的认知。

　　剑桥市麻省理工学院合成生物学家Chris Voigt表示：“这是创建一个基因组被完整定义的活体细胞的重要步骤。”但是Voigt和其他科学家指出，目前距离完整定义依然还很遥远，这是因为Syn 3.0有149个基因——大约为1/3——依然不知其功能为何。研究人员的首要任务是探索这些基因在生物体中扮演的角色，从而有望为关于生命的基本生物学带来新的认识。

　　Venter说：“我们的研究表明，生命是如此复杂，即便是最简单的有机体也是如此。”Venter表示，要回答生命的基础问题，唯一方法是获得最简单的基因组；而要达到这个目的，唯一方法可能是人工合成基因组。因此他们从1995年开始努力，其间仅因为参与首个人类基因组测序工作而短暂中断。

　　2010年，Venter的研究团队报告说，他们合成了丝状支原体的单独染色体（被称为Syn 1.0），并将其移植到另一种山羊支原体中。经过几次失败的尝试，研究人员最终发现，这种合成的微生物能够正常生成蛋白质。

　　在当前的工作中，Venter与J. Craig Venter研究所的Clyde Hutchison等人通过剥离Syn 1.0携带的不必要的基因，从而尝试确定生命所需的最小基因集合。

　　研究人员在首个合成细胞的基础上，不断尝试删除其基因组中不必要的基因，最终把Syn 1.0中901个基因删除约一半，只剩下473个基因，即Syn 3.0。

　　Venter表示，Syn 3.0的基因组还可进一步简化，删掉一些与维持生命无关的基因，但这些基因影响生长速度，删除后细胞数量增长极其缓慢，无法用于实验目的。

　　至于这项工作带来的启发，Venter说，一个启发就是认识生命要从整个基因组角度综合来看，而不是独立的基因。“生命更像一个交响乐团，而不是短笛演奏家”。这一理论同样适用于人类基因组，因为他们发现人类多数疾病症状受整个基因组上突变的影响，而不是单个基因。

　　人工合成最小细菌Syn 3.0的研究成果将有望应用在多个领域，包括生物化学、营养学、农业以及生产新药物与生物能源等。“我认为这是一个新时代的开始，”Venter说。

　　Venter表示：“我们还不能说这就是最终的最小基因组。”但截至目前，Syn 3.0绝对是这个世界上新的最小细菌。

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编辑： yujeu