揭穿謠言,Nature用科學告訴你轉基因食品可以吃了

2020-11-30 中國生物技術信息網

揭穿謠言，Nature用科學告訴你轉基因食品可以吃了

來源：生物極客   發布者：左麗媛   日期：2017-06-06   今日/總瀏覽：3/7288

Nature告訴你，轉基因食品可以吃了？問題一： 轉基因農作物為什麼飽受爭議？轉基因農作物，往往不是由於轉基因本身，而是當我們轉入殺蟲基因的同時，也賦予了自然界一個自然選擇的過程，害蟲的耐藥性的出現，從而不斷的提高人們農藥的施加用量，從而增加農藥殘留。轉基因農作物導入殺蟲基因，從而可以提高農作物的殺蟲特性，然而害蟲自身耐藥性的出現，導致轉基因效果的損失。然而來自美國哈佛大學David Liu 實驗，近期在Nature上發表的文章，科學家們，改造了殺蟲基因活性，提高了355倍。

問題二：毒素基因是如何發揮功能的？在農作物中表達 Bt毒素基因，是農業防蟲的有效手段，產生了巨大的經濟和環境價值，據不完統計，從1996-2013年增加了農業上78million 美元的產出。然而，Bt毒素的耐藥性也逐漸成為令人頭痛的問題。Bt毒素主要是與昆蟲中腸細胞表面受體相互作用，導致細胞膜上孔的形成，進而引起細胞死亡。Bt毒素的抵抗主要是由於昆蟲細胞下調或者突變這些受體基因。科學家們猜想也許可以通過人為進化Bt毒素基因，進而增強Bt基因的活性，或者改變bt基因特異性，從而增強害蟲殺傷的效果。問題三：科學家們，如何進行蛋白改造？這裡首先跟大家介紹一個名詞「phage-assisted continuous evolution」（PAGE），噬菌體輔助連續進化系統，可以快速進化超過500代突變，選擇，擴增過程。問題四：那麼什麼是PAGE？如上圖，這裡AP指的是噬菌體傳播的輔助質粒，MP質粒是突變質粒，可以控制突變的水平。SP質粒是含有基因基因的質粒。當target可以和進化基因結合的時候，兩者可以促進ecoliRNAP促進下遊的轉錄，從而表達M13 III基因，在有這個基因的時候，就可以形成完整的噬菌體，從而侵染周圍的細菌，擴大具有高活性的突變蛋白的數目，隨著代數的增加，我們就可以篩選到具有高親和活性的質粒。問題五：有沒有什麼範例可以證明這個系統是work的？科學家們以SH2 domain作為target，另外一端是HA4 抗體，可以發現可以產生非常大轉錄激活。而低活性的HA4，則不能夠很好的激活。這一系統應用於篩選那？科學家們選擇了將抗體進行一個點突變，從而可以很高的降低相應的活性，可以看到經過突變篩選後，可以很高的恢復活性。問題六：如何將PAGE系統應用於毒素基因的篩選？科學家們選擇Cry1AC作為篩選的基因，看是否能結合一種蛾子中的受體TnCAD。Cry1AC野生型結合TBRs基因，TBRs與目的受體TnCAD在7個不同的胺基酸位置有著不同，為了引入篩選的中間階段，科學家們，引入TBRs的4個胺基酸到TnCAD中，形成中間階段。然後與TnTBR的不同片段進行初篩，看到包含有3個domain的可以微弱的結合。因此選擇TnTBR3-F3作為中間目的篩選基因。然後科學家們，進行了4個階段的篩選。對最終獲得的突變體，科學家們進行了測序，尋找到了22個一致突變的位置。

最終科學家們，獲得了極高活性的毒性蛋白。問題七：這一工作對我們有什麼啟發？1. 工具的重要性科學家們，開發了快速進化的系統，從而可以極高的速度和活性鑑定出來，相應的高強度蛋白。2. 研究的系統性不積跬步，無以至千裡，通過檢索David Liu的publication，可以看到他在這一領域，耕耘了很久，碩果纍纍，同時在CIRSPR等領域也收穫很多，積累就是有真正的產出!

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