利用基因工程培育新型微生物獲成功

2020-12-04 科學網
利用基因工程培育新型微生物獲成功
有助於製造生產燃料和清理環境的細菌

 

通過巧妙的基因操縱行為，美國克雷格·文特爾研究所的研究人員將一個細菌基因組移植到酵母中，經改造後再將其移植到一個中空的細菌殼中，從而產生了一個新的微生物。此項技術為對實驗室中很少研究的生物體進行基因改造提供了一種更簡易的途徑，對培育生產燃料或清除有毒化學品的微生物也有重要價值。

 

得益於對酵母和大腸桿菌等微生物的多年研究，科學家們已能利用這些基因工具進行更為複雜的基因改造，如更換整個化學路徑製作出可執行更複雜任務或更有效地生產物質的微生物。但是，很多業界關注的微生物，如那些具有生產化學物這種獨特能力的微生物並不容易製成。科學家們希望能夠設計像光合微生物這樣的目標有機物，以更有效地將光轉換為燃料。

 

通過將這些細菌的基因組插入酵母，文特爾研究所的科研人員發現，他們更容易地對其進行操控。研究人員表示，人們想要的是酵母或大腸桿菌的能力，而不是擁有其光合作用的器官。將這兩種基因組相結合在生物燃料世界裡將是極為有趣的事情。

 

文特爾研究所高調尋求從頭開始創建生命，各種技術也不斷地從中湧現，他們想要創建一個合成基因，然後用其來控制或重新啟動一個受體細胞。2007年，該研究所發表論文描述了其基因組移植研究成果，基因組移植是將一種類型的細菌基因組轉移到一個密切相關的細菌，從而使宿主帶有捐助者的特徵。去年，研究人員通過將合成DNA片段縫合在一起創建出一個合成基因組。

 

為了製作出一個合成生物體，研究人員不得不將合成基因組移植到一個細胞內，使其成功地重啟細胞。合成基因組被裝配入酵母中，意味著它缺少一些細菌的生物標記特徵。研究人員發現，如果沒有這些標記，宿主細菌會將移植基因組視為外來入侵者而將其摧毀。

 

《科學》雜誌網絡版上最新發表的一項新技術使此問題迎刃而解。研究人員首次將絲狀支原體基因組移植入酵母中。雖然科學家們曾在酵母中生長出細菌DNA片段，但這是首次以這種方式生長出完整的細菌基因組。使用現有的酵母基因工程工具，研究人員在化學上改變了細菌的遺傳物質，從而使其攜帶了細菌的分子標記特徵。研究人員將這個改性基因組移植入山羊黴漿菌（和絲狀支原體具有很近的親緣關係）以產生一個絲狀支原體細胞。

 

美國波士頓大學生物工程師吉姆·柯林斯表示，此項研究增強了基因組工程的能力並開闢了新的應用領域。對於生物能源和生物材料產業來說，這是一個重大的進步。

 

目前，研究人員正在致力於對其他細菌進行測試，以便將生產技術轉移到與生物燃料業更為相關的有機物上。研究人員表示，有機物的遺傳路徑可分解環境汙染物，其通過基因工程移植入細菌後，就可以生存在如酸性池塘這樣惡劣和被汙染的環境中，然後就可用於對這些區域進行清理。

 

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