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科學(xué)家如何重新設(shè)計(jì)DNA代碼

2019-06-06 09:31:16 ? 來源：

科學(xué)家正在努力創(chuàng)造使用定制DNA操作的酵母。他們長期以來能夠?qū)ι矬w的DNA進(jìn)行特定的改變?，F(xiàn)在，他們正在進(jìn)入更激進(jìn)的步驟，從頭開始構(gòu)建重新設(shè)計(jì)的版本。

他們的工作是大膽和有爭議的追求的一部分，旨在創(chuàng)建定制的DNA代碼插入活細(xì)胞，以改變其功能，甚至提供疾病治療。它有朝一日也有助于科學(xué)家們創(chuàng)造出創(chuàng)造全新生物的深刻而不安的能力。

遺傳密碼就像一本書，上面寫著只有四個(gè)字母的字母：A，C，G和T.與這些字母相對(duì)應(yīng)的化學(xué)構(gòu)建塊在DNA分子中排列，如鏈中的鏈接;基因由這些構(gòu)件的特定序列組成。這些序列告訴酵母細(xì)胞如何構(gòu)建特定的蛋白質(zhì)。

酵母的完整DNA代碼，稱為其基因組，包含大約1200萬個(gè)字母。一個(gè)國際科學(xué)團(tuán)隊(duì)旨在添加，刪除或更改大約一百萬個(gè)DNA信件。

酵母DNA被分布在16個(gè)稱為染色體的大塊中，這些染色體被分配到團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行處理。

那么你如何重新設(shè)計(jì)和構(gòu)建染色體呢?我們問紐約大學(xué)研究員萊斯利米切爾。她創(chuàng)建了一個(gè)24萬字母的合成酵母染色體，從她在巴爾的摩的約翰霍普金斯大學(xué)開始。

這是食譜：

1.在計(jì)算機(jī)上，從染色體上字母的天然DNA序列開始。

2.告訴計(jì)算機(jī)進(jìn)行特定更改，例如：

- 每當(dāng)它在基因末端看到字母系列TAG時(shí)，將其更改為TAA。兩種三聯(lián)體都向酵母生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機(jī)器傳遞相同的信息，因此這種變化不會(huì)影響酵母。但是，TAG三聯(lián)體可以在不同的地方使用，以使酵母從例如自然界中未發(fā)現(xiàn)的構(gòu)建塊中產(chǎn)生蛋白質(zhì)。

- 從正常位置刪除一類稱為“tRNA基因”的基因，在酵母細(xì)胞分裂之前，它們可能會(huì)損害基因組重復(fù)的過程。這些基因?qū)⒈恢匦掳仓玫剿麄冏约旱男氯旧w上，在那里他們可以完成工作而不會(huì)造成麻煩。

- 插入一些DNA代碼，讓研究人員重新排列染色體上基因的順序，就像洗牌一樣。通過這種方式，科學(xué)家們可以嘗試進(jìn)行許多不同的改組，看看哪一種酵母生長最好，或者以其他方式表現(xiàn)最佳。

3.完成更改后，將重新設(shè)計(jì)的代碼分解為每個(gè)約10,000個(gè)字母的長度，并讓公司創(chuàng)建反映每個(gè)段的DNA塊。這種尺寸的塊可以在實(shí)驗(yàn)室中輕松操作。

4.在試管中，使用化學(xué)反應(yīng)將三到六個(gè)這些塊粘合在一起形成“巨型塊”。

5.取普通酵母，用這個(gè)30,000-60,000字母的巨型酒桶代替相應(yīng)的天然DNA片段。酵母會(huì)在沒有太多哄騙的情況下做到這一點(diǎn)。

6.如果酵母沒有正常生長，請(qǐng)?jiān)趍egachunk中識(shí)別并解決問題。這稱為調(diào)試。如果沒問題，請(qǐng)?zhí)砑酉乱粋€(gè)巨型存儲(chǔ)。

7.重復(fù)步驟4-6，直到整個(gè)染色體被大塊的合成DNA替換。

米切爾說她花了幾個(gè)月的時(shí)間來建立她的染色體，但需要更長的時(shí)間來調(diào)試。“代碼中最細(xì)微的變化會(huì)對(duì)增長產(chǎn)生巨大影響，”她說。“我們正在從頭開始學(xué)習(xí)關(guān)于細(xì)胞如何運(yùn)作的新規(guī)則。”

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