科普中国

<正>像搭积木一样合成“人工酵母”3月10日,《科学》杂志以7篇论文的专刊及封面文章形式发表了中外科学家利用化学物质成功合成5条人工设计的酿酒酵母染色体。“用计算机设计染色体,像搭积木一样搭好每个小模块。”中国科学家在合成酵母上取得了重大成果突破。     

2017年中国十大科技进展新闻

1我国科学家利用化学物质合成完整活性染色体 我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体,标志着人类向"再造生命"又迈进一大步. 该研究利用小分子核苷酸精准合成了活体真核染色体,首次实现人工基因组合成序列与设计序列的完全匹配,得到的酵母基因组具备完整的生命活性.     

人造单染色体酵母

正酿酒酵母是一种单细胞真核生物,其基因组装载在16条染色体上。中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所合成生物学重点实验室覃重军研究团队及其合作者首次人工创建了单条染色体的真核细胞,这是合成生物学领域具有里程碑意义的突破。两个研究团队用CRISPR基因组编辑技术,将酿酒酵母的16条染色体进行"剪切"和"粘贴",以合成新的染色体。美国纽约大学团队将16条染色体拼     

利用酵母同源重组系统克隆肺炎克雷伯菌基因组岛

利用酵母同源重组系统克隆耐药性条件致病菌肺炎克雷伯菌的基因组岛.具体方法为:对20株从临床中分离的肺炎克雷伯菌进行体外tRIP PCR扩增以搜索外源基因纽岛;利用酵母同源重组系统构建作用于arg6 tRNA基因位点的酵母捕捉载体YCV6并克隆该位点的基因组岛.结果表明:在该20株肺炎克雷伯菌中,arg6 tRNA基因位点的tRIP PCR结果都是1.2 kb,没有筛选到大基因组岛插入;所构建的酵母捕捉载体YCV6携带了2个1.8 kb的靶序列,分别与肺炎克雷伯菌arg6 tRNA基因位点两侧的保守序列同源;将线性化的载体YCV6与肺炎克雷伯菌临床株HS04044的总DNA一起转入酵母细胞,利用酵母同源重组克隆临床菌株HS04044染色体上插入arg6位点的小基因组岛.该位点特异性的捕捉载体YCV6可用于克隆肺炎克雷伯菌临床株染色体插入arg6位点的外源DNA序列.     

人造生命与合成生物学

2010年5月,美国生物学家克雷格·文特尔(J.Craig Venler)等人在Science杂志发表了一篇论文,题目为:"实现由化学合成基因组控制的细菌细胞".工作由三部分组成:通过化学合成方法合成了簟状支原体亚种(M mycot.des sub.cap-GM12)基因组DNA序列片段.并利用酵母细胞将其装配成蕈状支原体完整基因组;将与其亲缘关系很近的山羊支原体(M.capricofum)的基因组去除;将人工合成的基因组植入去除了原基因组的山羊支原体细胞内.     

清华大学教授莅临新疆师范大学生命科学学院学术交流

正2016年9月7日清华大学戴俊彪、吴琼、张贵友教授来新疆师范大学生命科学学院进行学术交流。戴俊彪,清华大学生命科学学院研究员。2006年于美国衣阿华州立大学分子、细胞及发育生物学专业获得博士学位。2006-2011年在美国的约翰霍普金斯大学医学院从事博士后研究。主要从事合成生物学研究,开发基因合成、组装及全基因组设计与合成技术,是国际合成酵母基因组计划的主要成员。已在Cell、Nature、Molecular Cell、PNAS、Nucleic Acids Res等刊物上发表学术论文30余篇,获得授权专利三项,7个公开专利。其中发表在Cell上的文章同期     

广义酵母的染色体核型分析与基因组进化

采用脉冲场强凝胶电泳技术对4种34个Saccharomyces属广义酵母样本的染色体核型进行了分析,观察到丰富的染色体数目和大小的多态性．染色体数目在所研究的广义酵母中从8到16都有出现,但小于0．5Mb的染色体仅见于Saccharomyces exiguus．广义酵母染色体数目和大小的多态在所受试样品中普遍出现,表明在进化过程中酵母基因组发生了迅速而广泛的重排．     

真核生物酿酒酵母长染色体的精准定制合成

基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建,能够按需塑造生命,开启从非生命物质向生命物质转化的大门。然而,基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题。研究团队经过5年多的探索,在人工基因组的合成策略、缺陷靶点定位、精确修复技术等方面取得突破,完成了4条酿酒酵母长染色体的化学全合成。该研究将引领更复杂与智能的基因组设计和更大尺度的人工基因组合成,推动了生命科学研究从理解生命到创造生命的伟大变革。     

酵母ZDNA重复顺序的分子克隆研究

为了对酵母分子生物学理论研究及实际应用的探讨,进行了酵母DNA分子克隆。采用重组DNA技术及放射性分子探针杂交法从克隆库中检测出两大类含有ZDNA重复顺序的重组子。第一类是含有端粒区ZDNA重复顺序及自主复制顺序的重组子。这些重组子对端粒区灼整合转化研究对开拓基因工程的应用具有重要意义。第二类是含有染色体内部分散的ZDNA重复顺序的重组子。这些重组子对研究内在ZDNA的结构和功能有重要的理论价值。按实验结果计算,在酵母基因组中大约存在有100个ZDNA重复顺序片段。     

生物领域是数理和计算科学的广阔用武之地

生物是物,生物有形、生物有数、生物有理.DNA双螺旋结构和遗传密码的发现,开启了分子生物学时代.生物学已经积累了大量事实和数据,而且每日每时产生着海量新数据.2003年完成的人类基因组计划,花费了约30亿美元测定一个人基因组的30亿个字母.人们正在向用1000美元测定一个人基因组的目标前进.截至2010年4月底,全世界已经完成和正在进行的基因组测序计划超过了7200个,这个数字还在以每天数个的速度增长.归根到底,人口、粮食、健康、医药、环境、能源这些全人类面临的重大挑战,都与生物有关,而基本的生物学规律必须从分子水平认识和解决.     

基因组中的简单重复序列

简单重复序列广泛分布于原核和真核基因组.目前认为SSR主要由DNA复制时聚合酶滑 动导致链错配而形成.SSR在基因组中有其特定作用.某些细菌利用SSR获得"应急基因",以适应 环境变化.而在真核基因组中,SSR被发现可作为功能性的编码和调控元件.启动子区域的SSR在 其基因表达中起增强子作用.由于SSR具有高度多态性,所以可作为一种良好的分子标记应用于 各个领域.目前已对果蝇、线虫、酵母等模式生物做了全基因组范围的SSR探查.这些工作提供了 大量的SSR分子标记,为其更细致广泛的应用奠定了基础.该文就SSR的特征、组成、进化机制以 及功能和应用做了介绍和探讨.     

基因组学的未来

基因组学的真正起点,是1983年前后酝酿启动"人类基因组计划"的一系列公开讨论和会议,距今整整30年了。"国际人类基因组计划共同体"宣布人类基因组序列完成图的绘制结束是2003年,距今也已整整10年。10年沧桑也好,30年沧桑也好,"人类基因组计划"与基因组学研究发展所造成的巨变正在发生,影响着每一个人的生活。本期的特别策划文章就是深入介绍这沧桑和巨变的:从彻底解读一个人的基因组到有能力解读每个人的基因组。现在我们再来展望未来的基因组学与基因组生物学,谈谈这个基因组"新纪元"里生命科学发展的方向。首先是基因组学的研究方向,我们可以从基因组学研究的诸多"路线图"(用来描述学科发展前景的学科规划)说起。科学的根本目的就是要造福社会。基因组学研究在医学方向上的路线图是:基因组结构—基因组生物学—疾病生物学—医学科学—医疗保障。前两个是     

小麦染色体配对基因Ph1结构剖析及调控机制研究进展

近年来,关于小麦抑制部分同源染色体配对基因Ph1的研究有了突破性进展.本文对该基因的结构和调控机理的最新研究进行综述.通过创造和分子标记鉴定Ph1缺失突变体,利用分子生物学及比较基因组学技术,该基因位点被界定于5BL上一个2.5 Mb的区域内,含有一个类cdk基因簇,且在该类cdk基因簇中插入一个亚端粒异染色质片段.细胞学研究显示,Ph1基因通过控制亚端粒的互作启始染色体识别和配对伙伴选择.与此同时,生物信息学揭示,这些类cdk基因与人类和老鼠的cdk2基因高度同源,它们与细胞周期中DNA复制、染色质凝集、碱基错配修复等事件相关.减数分裂时,该基因位点通过"感知"染色体的同源性程度而触发染色质的构象变化,从而控制染色体的配对和重组.此外,小麦中可能存在一种与Ph1相关的类似于酵母中的粗线期检查点机制.预测未来的研究将可能集中在Ph1对染色体同源性的"感知"机制、Ph1的开启与关闭、植物减数分裂重组的忠实性及减数分裂过程的检查点机制等方面.     

热点排行

<正>(新闻时段2017-03-01至2017-03-15;排行依据:本刊遴选出的30家核心媒体报道频次)1《Science》:中国科学家开启再造生命新纪元[核心媒体报道频次:30/30]3月10日消息称,《Science》以封面的形式同时刊发了中国科学家的4篇研究长文。由天津大学、清华大学和华大基因分别完成的这4篇长文,介绍了真核生物基因组设计与化学合成方面的系列重大突破:完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的从头设计与化     

No.9 酵母长染色体的精准定制合成

正基因组设计合成是对基因组进行全新设计和从头构建,能够按需塑造生命,开启从非生命物质向生命物质转化的大门,推动生命科学研究由理解生命向创造生命延伸。然而,基因组合成面临长染色体难以精准合成、合成染色体导致细胞失活等难题。天津大学元英进、清华大学戴俊彪、深圳华大基因杨焕明等团队与合作者利用多级模块化和标准化人工基因组合成方法,基于一步法大片段组装技术和并行式染色体合成策略,实现了由小分子核苷酸到活体真核长染色体的定制合     

开放骨架磷酸铝定向合成反应预测研究

针对国内外材料领域和分子工程学领域中如何定向合成无机微孔材料的热点问题.基于开放骨架磷酸铝具有独特结构特征的特点,于吉林大学"无机合成与制备国家重点实验室"构建的磷酸铝合成反应数据库的研究基础上,采用基于机器学习的算法对磷酸铝合成反应进行预测.首先提取富信息样本建立预测模型和补值模型.然后利用BP补值模型对数据库中的缺失数据进行校正.最后根据已建模型建立了一个简单、易用的定向合成(12,6)元环分子筛系统.     

禾本科同源染色体对趋同进化的比较基因组学

多个禾本科物种全基因组测序的相继完成为禾本科植物基因组物理和遗传结构进化历史的研究提供了前所未有的良好机遇。以五个禾本科物种为研究对象,利用基因同源共线性方法对其基因组进行了比对分析,获得了物种的同源信息,并根据同源信息结合基因组同源结构分析,确定了物种基因组内和基因组间的同源染色体片段。比较分析同源染色体对上重复DNA片段之间的分子距离,初步揭示了禾本科植物同源染色体对间趋同进化规律,研究结果有助于理解染色体结构受非正常遗传重组影响的进化机制。     

酵母克隆基因的转化和稳定性检测

采用放射性探针分子杂交技术鉴定及选出重组DNA的可靠转化子。实验结果表明:双倍体受体的转化效率约为单倍体的2倍;含有酵母染色体端粒区GT重复顺序的重组质粒的转化效率约为含染色体内部区GT重复顺序重组质粒的3倍;在克隆基因的稳定性方面,整合型转化子要比自主复制型转化子高得多。因此,用酿酒酵母作基因工程生产菌时以双倍体为好。经分析并证实,含酵母染色体端粒区GT重复顺序的重组子有些具有多靶整合作用,这种整合转化在基因工程中有实用价值。     

陆地棉LTR反转录转座子的数量分布与功能分析

LTR(Long terminal repeat)反转录转座子是真核生物基因组中普遍存在的一类遗传因子,它们以RNA为媒介在基因组中不断自我复制.在高等植物中,LTR反转录转座子是基因组的重要成分之一.本研究通过多种方法挖掘并注释了陆地棉基因组中的LTR反转录转座子,结果表明陆地棉基因组LTR反转录转座子的Gypsy超家族与基因的分布呈近似的反比关系,而Copia超家族在各染色体的起始端有较多的分布.通过皮尔森相关系数发现陆地棉LTR反转录转座子的拷贝数与染色体大小之间有强相关性.在LTR反转录转座子上游和下游分布的基因具有类似的富集特征,其分子功能主要集中在结合和催化活性等方面.本研究结果加深了对陆地棉LTR反转录转座子的认识,为深入研究棉花基因组提供了重要数据支撑.     

外刊

正Cell Research本期杂志封面发表了浙江大学生命科学研究院范衡宇教授实验室与北京大学生命科学院汤富酬教授研究团队以及北京大学附属第三医院乔杰教授研究团队合作发表的研究论文,研究论文报道了母源性因子YAP在胚胎基因组激活过程中的关键