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半合成生物实现“量身定制”

2014.5.09

　　何为“量身定制”的半合成生物？英国《自然》杂志5月7日（北京时间）发表的一篇论文，就描述了一例能稳定地包含“非自然”人造碱基DNA的半合成生物。通常，一个由两对碱基对（A和T，C和G）组成的“遗传字母表”构成了所有生命形式的DNA，而现在，扩展遗传密码来包含非天然碱基对，使生物体可稳定使用扩展了的“遗传字母表”进行复制，由此研究人员可合成出有实际应用的定制生物。

　　在DNA双链之间，四种天然碱基相互配对，形成了DNA整体的双螺旋结构。人类曾成功地将人造碱基对加入到DNA中。美国斯克里普斯研究所的佛洛依德·罗姆斯伯格和他的研究团队，过去就曾开发出一对非天然碱基对（d5SICSTP和dNaMT），这对碱基对已可以在一个纯净的无细胞的系统中实现DNA复制过程。但是，把这个结果转移到一个细胞中却绝非轻而易举，譬如说，如何把非自然的碱基对导入细胞就是一个巨大挑战。

　　在最新研究中，罗姆斯伯格的研究团队展示了在一个拥有非天然碱基转运蛋白的大肠杆菌细胞中，这对非天然碱基可以在不明显影响细胞生长的情况下，融合到一个正在复制的质粒中。其完成了质粒DNA的复制并且不会被DNA修复机制识别为异常。由此，该项研究提供了证据：一个生物体可以稳定地使用扩展了的“遗传字母表”进行复制。

　　通过人造碱基对的复制和转录，可以将各种功能性结构成分组合到DNA特定部位。而创建这种使用非天然核苷酸的新生物，一直是合成生物学的目标。这样的生物可以给很多细胞工程，如使用非天然氨基酸合成新蛋白等提供平台。

　　本周的《自然》杂志同时发表了一篇新闻特写和一篇评论来关注目前合成生物学领域所面临的最大挑战。文章描述了该领域中渴望ZL和支持所有内容免费开放的两方之间的摩擦。而一组合成生物领域的专家也呼吁，更多利用哺乳动物的研究应能经受住演化的考验，同时呼吁学界关注“绿色”化学以及在合成生物学的定义上达成一致。

生物研究合成

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