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物理产生计算机生成的人工基因组以理解DNA

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-02-15 11:09  浏览次数:0
摘 要:生命的分子蓝图储存在基因组中的DNA中。在DNA测序的推动下,生物领域的数字革命使科学家能够读取世界上许多微生物和多细胞生物的
 生命的分子蓝图储存在基因组中的DNA中。在DNA测序的推动下,生物领域的数字革命使科学家能够读取世界上许多微生物和多细胞生物的基因组。如今,超过200000个微生物基因组的DNA序列被存入数字基因组数据库,并以指数形式加深了人们对DNA程序如何在系统中运行的理解。利用这一令人难以置信的分子积木宝库,生物工程师学会了排列和合成长DNA分子,并在计算机的帮助下培育有用的微生物。
 
在他的研究中,实验系统生物学教授Beat Christen和瑞士苏黎世ETH的Christen实验室的研究人员使用数字基因组设计算法,结合大规模化学DNA合成,以物理方式产生人工基因组,并在分子水平上理解生命密码。该实验室还利用系统和合成生物学方法来定义物种间的基本基因,这些基因作为构建微生物基因组的基因部分,用于可持续化学、医学和农业。
 
该研究小组已经实际生产出了世界上第一个完全由计算机生成的基因组——埃森斯菌2.0。研究人员以一种天然淡水细菌为出发点,计算出理想的DNA序列,用于化学制造和构建由基本功能组成的最小基因组。在设计过程中,人工基因组中80万个DNA字母中超过六分之一被替换,整个基因组被制成一个大的环状DNA分子。虽然活细胞还不存在,但在整个基因组设计中已经测试了基因功能。在这些实验中,研究人员发现680个人工基因中大约有580个是功能性的,这表明了产生设计者基因组的方法的希望。
 
 
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