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      研究人員在模型合成細胞中構建DNA復制
      
			
      
				2019-04-22 09:45:28
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      代爾夫特理工大學的研究人員與馬德里自治大學的同事合作，創(chuàng)造了一種人工DNA藍圖，用于在細胞樣結構中復制DNA。創(chuàng)建這樣一個復雜的生物模塊是邁向更加雄心勃勃的目標的重要一步：從下到上構建一個完整且功能正常的合成細胞。
      

      研究人員在模型合成細胞中構建DNA復制
      

      復制DNA是活細胞的重要功能。它允許細胞分裂和遺傳信息傳播給后代。DNA復制的機制包括三個重要步驟。首先，DNA被轉錄成信使RNA。信使RNA然后被翻譯成蛋白質 - 細胞的主力，它發(fā)揮其許多重要功能。最后，其中一些蛋白質的作用是執(zhí)行循環(huán)的最后一步：復制(或復制)DNA。在細胞復制其DNA后，它可以分成兩個子細胞，每個細胞含有原始遺傳物質的拷貝。
      

      關閉周期
      

      研究人員已經(jīng)意識到上面提到的所有單獨步驟。例如，日本科學家通過從大腸桿菌中提取相關成分并對其進行調整，創(chuàng)建了一個最小的，獨立的信使RNA和蛋白質合成系統(tǒng)。但是還沒有人能夠將這個系統(tǒng)與自主DNA復制相結合。“我們希望關閉這個循環(huán)，并率先在稱為脂質體的細胞樣結構內重建整個遺傳信息流，”組長Christophe Danelon說。
      

      將日本系統(tǒng)與DNA復制模塊相結合證明是困難的。“我們嘗試了一些方法，但似乎沒有一種方法令人信服，”Danelon說。然后，博士學生Pauline van Nies想出了使用一種名為Φ29的病毒的DNA復制機制的想法。“從分子生物學的角度來看，病毒非常有趣，”范尼斯說。“它們在編碼小基因組中的蛋白質和強有力地復制其遺傳信息方面非常有效。”在人類細胞中，DNA復制由數(shù)百種蛋白質管理。Φ29只需要四個。
      

      組成DNA
      

      多年前，在馬德里自治大學工作的研究人員發(fā)現(xiàn)了Φ29病毒的DNA復制機制，并設法將其分離出來。Van Nies和Danelon與這些研究人員合作，將編碼復制機制的基因與操作日本轉錄和翻譯模塊所必需的遺傳密碼結合起來。
      

      Van Nies組成了一個獨特的DNA藍圖，其中考慮了許多與遺傳信息流動相關的不同因素，例如核糖體的合適結合位點，這是蛋白質生產(chǎn)必不可少的元素。
      

      結合機械
      

      現(xiàn)在進入的目標是將調節(jié)遺傳信息流動的新模塊與其他基本細胞功能(如生長和分裂)相結合。去年，Danelon小組創(chuàng)造了一種合成脂質體的方法，這種磷脂組成了脂質體，例如研究人員在該項目中使用的那些。磷脂的產(chǎn)量仍然太小而無法維持增長，但Danelon相信他的團隊可以優(yōu)化這一過程。
      

      細胞分裂可能是一個更難以破解的堅果。在現(xiàn)代細胞中，它需要一個簡化的過程，其中復制的DNA被整齊地包裝，然后均勻地分布到細胞的兩極。同時，專門的蛋白質將母細胞擠壓成兩個子細胞。Danelon認為一個簡單的“萌芽”機制也可以做到這一點。“我認為我們可以制造脂質體，直到它們開始出芽為止。如果產(chǎn)生足夠的DNA，希望足夠的這些原始子細胞將含有新的DNA以維持細胞群。”這可能是第一個細胞自我復制的方式，在進化之前為它們配備了更優(yōu)雅和更強大的解決方案。
      

      建立一個合成細胞
      

      將上述所有基礎研究聯(lián)系在一起的任務是構建可以自我生長，分裂和維持的合成細胞。代爾夫特理工大學的科學家在這個激動人心的新研究方向中發(fā)揮著主導作用，最終可能導致對細胞內部運作的深入了解。支持該倡議的研究可以促進生物技術，健康和能源的進步。
      
			

			
        
      
			
      
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