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。     

我国应参与人类基因组计划

人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)象旋风席卷全世界,影响极大,倍受科技界和产业界关注。这是美国继曼哈顿原子弹研制和阿波罗登月之后又一巨大工程。其目的是绘制人类自我认识的大蓝图。这一创举得到了政治家和企业家的理解和支持,也获得了足够的经费,且进展顺利,并已取得了鼓舞人心的成就。基因组和人类基因组计划生物体由细胞组成,组成生物体的每个细胞具有相同数目的染色体即基因组。基因组中贮存着生命活动的全部信息,是生命发生、分化、发育、遗传和进化的物质基础,是生命之源。人的每个体细胞均含46条染色体,分为两套,一套来自母亲,一套来自父亲。除一对决定性别的染色体称性染色体(女性为XX,男性为XY)外,其余     

酿酒酵母功能基因组学研究进展

随着各种微生物基因组序列信息的积累和测序工作的不断完成,酿酒酵母基因组学研究的重点已由传统的结构基因组学发展到了功能基因组学,并从单一的基因功能研究转向多个或整个基因组系统地去了解真核生物生命活动的本能。对基因组学水平上酿酒酵母功能基因的生物芯片分析,代谢通路和功能图谱,以及比较基因组学研究进行综述。     

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     

半月国际科技要闻

机器人步入“基因”时代 你的机器人似乎有些神经质？不要惊异．也许这只是他们的个性使然。一个韩国研究团队为机器人或软件设计的虚拟人物设计了由计算机编码的基因组，且这些“人造生命”中已编码了特殊的个性。     

旧石器时代食谱是最适合现代人类的食谱

管理人类身体生理机能的是我们人类的基因组,自从旧石器时代至今,人类的基因组基本上没有什么改变,今天我们现代人类的基因组与旧石器时代的原始人类只相差万分之二,而在短短的200多年的时间里人类的生活方式和饮食结构改变的如此之快,与人类的进化史相比这种变化实在太快了,现代人类的基因组显然是不适应现代的生活方式和饮食结构,因而导致了许许多多新的现代疾病,其中最主要的是糖尿病、心脑血管疾病和癌症。从人类的基因组角度分析,旧石器时代食谱是最适合现代人类。     

组织文件

一.主办单位国家人类基因组北方研究中心国家人类基因组南方研究中心中国科学院遗传所基因组信息学中心暨华大基因研究中心军事医学科学院上海生命科学院清华大学生物信息学研究所北京大学生物信息中心北京大学理论生物学中心天津大学生命科学院中国生物工程开发中心北京市科学     

现代基因组注释

基因组工程第一次成功地揭开了生命的蓝图。在距DNA三维结构发现仅仅50年的今天,我们可以在短短几天的时间内就完成一株细菌的全基因组测序工作。随着新测序技术的快速发展,基因组测序工作变得越来越简单、廉价,每天都会有大量的序列信息被公布。如此大量的序     

2013值得关注的大科学领域

NO.1单细胞基因组测序 随着微流控技术、罕见细胞分离技术以及对单基因组破译能力的提高,单细胞基因组测序研究于2012年悄然崛起,并有望于201 3年获得重大突破. 多数的基因组测序是通过提取大量细胞中的DNA后进行的.为了获得足够的DNA进行测序,通常需要数以千计、甚至数以百万计的细胞.这种测序方法,忽略了细胞与细胞之间的差异.而这些差异对于控制基因表达、细胞行为和药物反应有可能是至关重要的.近年,科学家们发明了一种可以对一个细胞进行基因组测序的单细胞基因组测序技术,实现了从生命活动的最基本单位——细胞这个层次,去研究生物的生长、发育、生殖、遗传和变异等过程.如今,在微生物生态学、癌症基因组、法医学、微量诊断和遗传印记等研究中,单细胞基因组测序技术使其研究和检测更深入、更细致,从而带动基础科学新的发现,也将给人类对抗疾病、保障健康和提高生命寿命和质量带来很多新的机会.     

乳酸菌基因组代谢网络模型的研究进展

基因组代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs/GSMM)是基因组规模的细胞生化反应网络,可以定量描述基因与表型的关系,广泛应用于系统生物学、代谢工程、环境科学等领域。微生物基因组代谢网络模型是基于微生物基因组构建的生理生化知识库,通过数学模型实现对目标微生物生理生化反应的模拟,已成为研究微生物代谢调控的重要工具。基因组代谢网络模型的构建步骤通常包括构建模型草图、人工精炼、模型转换、验证评估4个阶段。在介绍以模式微生物(大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母)为代表的微生物基因组代谢网络模型发展过程基础上,重点聚焦乳酸菌基因组代谢网络模型的研究现状,系统介绍了已构建的乳酸菌基因组代谢网络模型及其应用。对乳酸菌基因组代谢网络模型的发展方向进行了展望,提出未来乳酸菌基因组代谢网络模型的研究应在现有模型的基础上构建更高质量的代谢与大分子表达模型和泛基因组模型,为乳酸菌的研究提供更高效的工具。     

杨焕明 持续解读生命密码

<正>音乐家使用音符组成美妙的音乐;诗人凭借字句的安排咏出千古绝唱;基因测序研究者,则利用基因解读生命的密码,向人类探索生命本源的终极梦想不断迈进。杨焕明院士无疑是中国人类基因组计划的领军人物之一,在世界上首次利用全基因组"霰弹法"策略对大型植物基因组进     

基因组信息、密码进化、折叠动力学和熵产生——理论生物学的几个基本问题

 数千个基因组的测序完成,海量资料数据呼唤着生命科学的理性和实证性更完美地结合。基因组信息学是理论生物学的龙头。本文遵循生命信息运行的密码—序列—结构—功能的主线,论述了生命科学的理性化途径,讨论了若干基因组生物学的基本问题。着重总结了理论生物学领域的部分工作,包括：① 基因组序列识别码的形成和构建,一组描述碱基分布和碱基关联的统计量集合可作为基因组的识别码;② 基因组的进化方向和最大信息原理,提出基因组序列的编码信息量在进化中随时间增长的规律,指出DNA序列局部片段遵循最大信息原理;③ 遗传密码的适应性进化,证明普适标准密码表是突变危险性的适应性极小码,论证了遗传密码既具有稳定性,又具有可进化性;④ 基于量子跃迁的蛋白质折叠动力学,用量子跃迁的观点和理论研究如何处理从序列到结构,导出蛋白质折叠速率公式,解释了现有各种速率实验;⑤ 细胞开关相变和熵产生,研究了最简单生命噬菌体的溶原态/裂解态转变动力学,得到了此类细胞开关中熵产生的特异性规律。     

人类生老病死的奥秘有望解开

世界上首次破译人类基因组的测序图(生命天书)已由科学家们“绘就”。有关专家形象地介绍说,人类基因图绘制成功就像绘成了一张详尽的世界地图。而完成了测序工程,也就等于向解开人类生老病死的奥秘迈出了第一步。因为几乎每个人一生下来就带着各种疾病,而这可能是由于体内有缺陷基因造成的。人体     

修饰染色质的蛋白质复合物

早期观点认为，真核细胞染色体是一种静止结构，它将DNA包装成比染色质水平更高的结构，足以抑制基因表达。最近10年以来，人们对真核染色体的认识发生了改变。真核染色体被描绘成能够进行短暂休息的动态细胞器官，能够调节基因组遗传信息的流动。染色质结构发生改变是若干蛋白质复合物作用的结果。目前已发现多种蛋白质复合物，     

鸟类线粒体基因组及系统发育的研究进展

相对于核基因组而言,线粒体基因组具有结构简单、分子量小、基因排列紧密、严格母系遗传、进化速率较快和无组织特异性等特点。近年来,线粒体DNA已被作为重要的分子标记,应用于推断很多分类等级的系统发育关系。本文综述了脊椎动物线粒体基因组、鸟类线粒体基因组以及Mt DNA在鸟类系统发育研究中的应用等方面的研究现状,并对今后研究前景进行了展望。     

冉冉升起的新星：lncRNA开启心脏发育和疾病的研究防治新时代

 人类基因组计划研究结果表明，在人类基因组（包括其他高等真核生物基因组）中编码基因的比例小于2%，其余均为非编码的转录产物。同时通过对不同物种间完整基因组的比较发现，相对于低等生物而言，高等的动植物含有大量的“非编码”基因，这意味着非编码基因及其转录产物可能蕴涵着生物体复杂性的重要信息。生命科学近10年来从获得诺贝尔奖的siRNA到评为十大生命科技进展的miRNA的相关深入研究，充分揭示了非编码RNA是生命过程中富有活力的信息载体，在机体发育、疾病进展过程中发挥着重要作用。     

运用RAPD技术检测Cu2+对草鱼基因组DNA的影响

对草鱼腹腔注射了CuSO4,抽取注射前后其血液以提取基因组DNA。选用10个随机引物对草鱼基因组DNA进行了RAPD扩增,结果表明:5个引物能产生1～5条扩增带,扩增产物分子大小在200～3500bp之间,其中引物S15和S16能检出用CuSO4染毒前后草鱼基因组DNA的差异。CuSO4可使草鱼基因组DNA发生改变,应对其使用加以限制。     

电子克隆新基因

随着基因定位和人类基因组测序及生物信息技术的迅猛发展,特别是人类基因组工作框架图和精细图谱及其初步分析结果的先后公布,表达序列标签(EST)已成为人类寻找未知功能的新基因以及克隆不同时空差异表达基因和疾病相关基因的重要标志物.从理论上讲,人类全套cDNA含有所有人类基因的不间断蛋白编码区,一经测出既有序列克隆又有物理克隆的人类完整cDNA,就将提供全面系统分析蛋白功能并最终认识人类生命活动本质的分子基础.     

锌指核酸酶技术最新进展及其在植物基因工程中的应用

锌指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFNs)是近年来发展起来的一项定点改变基因组序列的新技术.它能够特异切开基因组中的特定序列,产生双链断裂DNA,诱导细胞启动DNA损伤修复过程,在修复过程中实现对靶基因的敲除或改变.这一技术可以通过删除某一基因或一个基因的一部分、导入点突变等,对该基因的功能进行研究,也可以定向改变基因组序列,使生物体获得新的功能.这项技术在基因功能的研究和新药的研发、新品种选育等方面有着十分广阔的应用前景,是后基因组时代基因功能研究的重要手段.介绍了ZFNs工作原理,重点阐述了该技术近几年的最新进展及其在植物学领域的应用,同时也对ZFNs存在的问题进行了深入分析.     

植物差异表达基因克隆技术及研究进展

随着分子生物学技术的深入发展,植物基因组研究已经由以全基因组测序为目标的结构基因组学转向以基因功能鉴定为目标的功能基因组学研究,目前分离并克隆差异表达基因已成为生命科学研究的热点.近些年来,国内外学者发展了多种分析差异表达基因的技术来研究植物在不同发育阶段、不同生理状态下的基因表达状况,掌握了生命活动过程中的重要信息.文章对建立在RNA水平上克隆植物未知差异表达基因的几种关键技术及其研究进展进行了综述,阐述了各技术的原理、技术路线、优缺点及相应的改进方法,并对它们在植物抗逆研究中的应用现状及前景作了展望.