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      自由和靈活性在功能基因組學的細胞之外思考
      
			
      
				2018-12-27 12:08:54
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      JGI的戰(zhàn)略方向是將基因組信息轉(zhuǎn)化為功能性理解，”Nigel Mouncey主任說。“今天，DNA測序的規(guī)模和成本已經(jīng)產(chǎn)生了前所未有的基因和基因組信息水平，其功能知之甚少。因此，迫切需要快速，大規(guī)模地分配基因，途徑和基因組的有效功能。“
      

      自由和靈活性在功能基因組學的細胞之外思考
      

      由于需要細胞生長，復雜的調(diào)節(jié)機制，干擾或來自其他代謝途徑和細胞過程，基于細胞的測試以確定代謝功能是具有挑戰(zhàn)性的。通過JGI的新興技術機會計劃(ETOP)批準的最新提案由德克薩斯大學奧斯汀分校的Hal Alper和西北大學的Michael Jewett領導。該項目在兩年內(nèi)從JGI獲得近500,000美元資金，旨在開發(fā)一個優(yōu)化的無細胞平臺，使研究人員能夠加快設計 - 構建 - 測試 - 分析周期的“構建”和“測試”部分在合成生物學。幾十年來，無細胞系統(tǒng)已成功用于個體蛋白質(zhì)表達，但最近的應用主要集中在酶篩選，代謝途徑設計和原型分析以及免疫系統(tǒng)表征。
      

      在過去二十年中，美國能源部(DOE)聯(lián)合基因組研究所(JGI)，勞倫斯伯克利國家實驗室的DOE科學用戶設施辦公室，已從高通量基因組測序中心轉(zhuǎn)變?yōu)閲矣脩粼O施為世界各地的研究人員提供與DOE能源和環(huán)境挑戰(zhàn)相關項目相關的測序和計算分析功能。隨著測序技術和能力的進步，JGI已經(jīng)開發(fā)出單細胞基因組學，合成生物學和代謝組學等功能，可以超越生成DNA序列，為各種應用理解基因功能。
      

      我們正在努力開發(fā)的是通用平臺，這是一種通路無關，從DNA設計到原型的無縫管道，”Alper說。“它既是發(fā)現(xiàn)和理解的工具，也是加速細胞工程的一種方法。”
      

      ETOP于2013年推出，旨在將其他機構開發(fā)的新技術引入JGI，使其可供用戶用于能源和環(huán)境應用，并為JGI用戶目前正在進行的高通量測序和分析增加價值。(單擊此處查看以前批準的提案列表。)
      

      該提案中概述的無細胞系統(tǒng)方法首先從選擇的菌株中裂解預先優(yōu)化的細胞，然后使用來自這些菌株的裂解物來表達感興趣的基因和途徑，這些基因和途徑可以在不同比例的混合物中混合，以便輕松快速地進行表征新穎和改進的途徑。Alper指出，這是一項合作努力，他們的實驗室將在整個時間段內(nèi)多次交付技術開發(fā)以實現(xiàn)進步。
      

      “人們幾十年來一直使用無細胞框架來理解生物化學。最新的想法是將一種途徑視為可以用酶雞尾酒制成的東西，“Jewett說。“在我們的設計 - 構建 - 測試循環(huán)中，該單元不是質(zhì)粒或構建體，而是富含途徑酶的裂解物。你有自由和靈活性; 直接進入反應條件，因為你沒有細胞壁，它對非模式生物有用。這可以加速設計循環(huán)，并可能導致問題，而不是在一個月內(nèi)拍攝10,000次射門，我們可以在一周內(nèi)完成嗎?“
      

      “這種ETOP將開發(fā)新的和可擴展的無細胞表達平臺，這些平臺針對特定的代謝關鍵節(jié)點進行了優(yōu)化，并將用于一系列生物合成基因和途徑，”Mouncey說。“這項技術與JGI的現(xiàn)有功能高度互補，一旦內(nèi)部完成，將結(jié)合新穎的綜合工作流程，允許復雜的基因組挖掘，DNA合成，無細胞表達，高通量代謝組學，高性能計算，表征1000s基因的功能。在這個激動人心的領域與領導者合作將為我們的用戶帶來極具影響力和價值的技術。“
      

      Jewett補充說，兩年前甚至無法實現(xiàn)無細胞系統(tǒng)框架。他引用了DNA合成的進展，無細胞生物合成能力的改進以及基因組工程工具的融合，包括新型策略，例如已啟用此新平臺的多重CRISPR工具。
      

      “我們希望吸引更廣泛社區(qū)的研究人員，他們可以在JGI中利用這些新工具，”他補充說。
      
			

			
        
      
			
      
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