合成生物学
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合成生物学领域的研究,主要目的是创建全面运作从最小的生物系统组成部分,包括DNA,蛋白质和其他有机分子。合成生物学包含了很多不同的科学技术和方法。合成系统创建可用于生成产品从乙醇和药物完成合成生物等复杂细菌能消化和中和有毒化学物质。理想情况下,这些定制的合成生物系统和生物将更安全,更复杂的方法基于天然生物实体的操作。合成系统和生物基本上可以像生物“工厂”或“电脑”。
合成生物学的历史
可以考虑第一个科学家已经成功地进行了合成生物学研究弗里德里希·维勒1828年,德国化学家氯化铵银生产异氰酸酯尿素,主要的氮携带复合的尿液中找到哺乳动物。这样做,他从无机物合成有机物质。从那以后,科学家们通常创建有机物质通过各种传统的化学过程。
在1970年代科学家开始进行实验基因工程和DNA重组技术,他们修改了遗传密码野生型(天然)的细菌通过插入一个野生型基因可以改变细菌的功能。这种技术导致的生产生物药物,由蛋白质和其他代理人有机化合物由细菌DNA重组;这样一个化合物是合成胰岛素。然而,由于基因工程使用现有的基因和细菌,技术上的限制,是昂贵的。
在1970年代早期,并联基因工程的发展,科学家发现方法来制造定制的基因,从零开始,或新创(拉丁语“重新”),一个核苷酸(一个单位的DNA)。整个1980年代和90年代和2000年代早期,越来越依赖于时间和有成本效益的DNA合成技术,从而使稳定进步和更加雄心勃勃的实验。通过制造新颖的DNA,科学家已经能够有效地创建新创有机化合物更复杂的比那些发生在自然和更适合特定目的。
合成生物学的发展
基因组移植
2007年6月,科学家们j·克雷格·文特尔研究所(同时)美国了合成生物学到一个新的水平当他们成功移植的整个基因组的一个物种的细菌(支原体mycoides)到细胞质另一个(山羊支原体),完成第一个完整基因组移植。本国基因的新细菌完全没有,细胞分裂成为表型相同(类似于他们的可观测的特点)m . mycoides。
合成基因组
2008年1月,同时科学家丹尼尔·g·吉布森和汉密尔顿o·史密斯成功地组织了一个修改版的细菌的基因组尿道支原体从头开始。这是明显不同于一个接一个基因修改DNA重组研究,因为许多基因联系在一起来创建一个新的基因组。的合成基因组仅略不同于自然;轻微的差异使基因组成为致病(致病),也允许它被称为人工。科学家们称这个新版本尿道支原体同时,- 1.0。有582970个碱基对,10倍的时间比以前组装基因组。尿道支原体同时从101 - 1.0创建定制的,重叠“磁带”,每一个都是5000 - 7000核苷酸长。尿道支原体被选为实验,因为它是最简单的天然细菌可以在体外生长(在实验室条件下);只有482个基因的基因组是由(+ 43 RNA-coding基因)。
2010年5月,同时,研究人员宣布,他们创造了一个1.08核酸合成基因组插入到一个细菌的细胞质,使第一个功能生物合成基因组。合成细胞被命名为m . mycoidesjcvi - syn1.0。其基因组是几乎相同的自然发生的基因m . mycoides,除了有一定的遗传“水印”来表示其合成作文。
最小细胞概念
同时,科学家们推测,大约100多基因可以移除尿道支原体同时,- 1.0基因组,而不影响它的功能(虽然他们并不确定这100个基因)。基因组的大约381个基因被认为是维持生命所必需的最小大小。研究人员计划创建这个缩写基因组,然后将它们插入到一个细胞,从而创建一个人工生物。他们计划称之为生物m公司,他们提起专利应用程序。m公司将被用作底盘的其他基因可以被添加到创建定制的细菌用于众多,包括新形式的燃料或环保清洁剂,能去除污染物从土壤,空气,或水。
2016年j . craig venter研究所团队创建最小的功能合成细胞,m . mycoidesJCVI-syn3.0,包含531560个碱基对,473个基因。JCVI-syn3.0 jcvi - syn1.0基因最小化的版本,是生产使用全基因组的组合设计(选择DNA和组织等方式生成功能基因组)化学合成。的合成细胞质基因组然后移植到测试的可行性。JCVI-syn3.0成功复制和生产的殖民地在形式上类似于那些jcvi - syn1.0。