物理生产计算机生成的人工基因组来理解DNA

时间:2020-03-01 18:14 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

物理生产计算机生成的人工基因组来理解DNA

生命的分子蓝图储存在基因组的DNA中。在DNA测序的推动下,生物学领域的数字革命使科学家能够读取生活在我们这个世界上的许多微生物和多细胞生物的基因组。如今,超过20万个微生物基因组的DNA序列被存储在数字基因组数据库中,这大大增加了人们对DNA如何对生命系统进行编程的理解。利用这些令人难以置信的宝贵的分子积木,生物工程师们学会了排序和合成长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和瑞士苏黎世联邦理工学院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,实际生产人工基因组,并在分子水平上理解生命密码。该实验室还使用系统和合成生物学方法来定义跨物种的基本基因,这些基因作为遗传部分构建微生物基因组,用于可持续化学、医学和农业领域。

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——尾状杆菌2.0。以一种天然的淡水细菌为出发点,研究人员计算出理想的DNA序列,用于化学制造和构建仅由基本功能组成的最小基因组。在设计过程中,人工基因组中的80万个DNA字母中,超过六分之一被替换,整个基因组变成了一个巨大的环状DNA分子。虽然活细胞还不存在,但基因功能已经在整个基因组设计中得到了测试。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,这表明这种方法有望产生设计基因组。

物理生产计算机生成的人工基因组来理解DNA

在美国科学促进会(AAAS) 2020年的“合成生物学:生命系统的数字设计”(2020年2月14日)会议上,Christen将讨论未来合成基因组在工业用途和健康益处方面的可能应用。他还将谈到有必要在社会上进行深入的讨论,讨论这项技术可用于的挑战和目的,同时讨论如何防止潜在的滥用。

Christen教授将与来自华盛顿大学的David Baker教授一起讨论设计蛋白,来自苏格兰爱丁堡爱丁堡大学的Joyce Tait教授将讨论风险管理、不确定性和伦理道德。

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