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      牙科團(tuán)隊調(diào)整DNA以改善植物藥物
      
			
      
				2019-01-11 10:46:46
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      賓夕法尼亞大學(xué)牙科醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與病理學(xué)系教授亨利丹尼爾在使用基因工程哄騙生菜和煙草植物在葉子中產(chǎn)生外來蛋白方面取得了巨大成功，無論是來自脊髓灰質(zhì)炎病毒制造疫苗，用于合成瘧疾藥物的艾草植物，或用于進(jìn)行血友病治療的人凝血因子。
      

      牙科團(tuán)隊調(diào)整DNA以改善植物藥物
      

      然而，多年來，他注意到雖然他的植物藥物生產(chǎn)平臺可以有效地表達(dá)細(xì)菌基因以及短的人類基因，但它難以表達(dá)病毒基因和更長的人類基因。丹尼爾及其同事假設(shè)的一個解釋可能與植物，動物，細(xì)菌和病毒之間的差異有關(guān)，它們?nèi)绾问褂肈NA代碼制造蛋白質(zhì)。
      

      “植物葉綠體是細(xì)菌樣的，或原核生物，人類是真核生物，”丹尼爾說。“所以這就是挑戰(zhàn)：我們怎樣才能使葉綠體識別人類基因并將其轉(zhuǎn)化為自己的基因來制造蛋白質(zhì)?”
      

      蛋白質(zhì)由稱為氨基酸的構(gòu)建塊組成，它們本身是根據(jù)稱為密碼子的三個字母的DNA串產(chǎn)生的。有64個密碼子但只有20個氨基酸，因為多個密碼子編碼相同的氨基酸。但事實證明，不同的生物對于它們用于產(chǎn)生給定氨基酸的密碼子具有不同的偏好。
      

      Daniell團(tuán)隊在最近發(fā)表在植物生理學(xué)雜志上的一篇論文中試圖利用這些特定物種的偏好 。研究人員分析了133種植物的基因組，以了解哪些密碼子最常用于編碼特定的氨基酸。利用他們的分析結(jié)果，他們設(shè)計了一個軟件程序，將任何給定的DNA序列轉(zhuǎn)換成萵苣或煙草植物首選的序列。該軟件現(xiàn)在可供其他研究人員免費使用。
      

      接下來，研究小組測試了這種“密碼子優(yōu)化”過程是否導(dǎo)致蛋白質(zhì)表達(dá)水平增加，使用優(yōu)化基因的頭對頭比較 - 軟件的輸出與兩種不同蛋白質(zhì)中的天然基因的比較血友病治療和脊髓灰質(zhì)炎疫苗。
      

      該研究團(tuán)隊與為丹尼爾血友病研究提供資金的公司Novo Nordisk合作開發(fā)了一項技術(shù)，該技術(shù)涉及對目標(biāo)蛋白質(zhì)的探測，以便在成品批次中得出確切的數(shù)量。
      

      研究結(jié)果揭示了密碼子優(yōu)化的重大影響：該過程導(dǎo)致血友病凝血因子的表達(dá)水平比天然蛋白質(zhì)高5至6倍，并且脊髓灰質(zhì)炎病毒蛋白的水平比天然序列高約26倍。
      

      “這兩項改進(jìn) - 提高蛋白質(zhì)的表達(dá)水平和量化確切的劑量 - 是[美國食品和藥物管理局]對我們工作的關(guān)鍵問題，”丹尼爾說。“現(xiàn)在我們已經(jīng)解決了這些問題，我們比以往任何時候都更接近將這些療法送到診所。”
      
			

			
        
      
			
      
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