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具有合成极简基因组的细胞进行正常细胞分裂

电池 完全人工合成 基因组 于 2010 年首次报道,其中简约 基因组 细胞衍生出 细胞分裂时形态异常。 最近向这个极简细胞添加了一组基因,恢复了正常的细胞分裂

细胞是生命的基本结构和功能单位,这是 Schleiden 和 Schwann 于 1839 年提出的理论。从那时起,科学家们一直对通过尝试完全破译遗传密码以了解细胞如何生长和分裂来了解细胞功能感兴趣。产生更多类似类型的细胞。 随着的到来 的DNA 测序,已经可以解码序列 基因组 从而尝试了解细胞过程以理解生命的基础。 1984年,莫洛维茨提出了支原体的研究,这是最简单的 细胞 能够自主成长,理解生命的基本原理。  

从那时起,已经进行了多次尝试来减少 基因组 大小到最小的数量,产生能够执行所有基本细胞功能的细胞。该实验首先导致了丝状支原体的化学合成 基因组 1079年大小为2010 Kb,命名为JCVI-syn1.0。 Hutchinson III 等人在 JCVI-syn1.0 中进行了进一步删除。 (1) 3.0年产生了JCVI-syn2016, 基因组 大小为 531 Kb,包含 473 个基因,倍增时间为 180 分钟,但细胞分裂时形态异常。它仍然有 149 个具有未知生物学功能的基因,这表明存在尚未发现的生命必需元素。然而,JCVI-syn3.0通过应用整体原理提供了一个研究和理解生命功能的平台。基因组 设计。 

最近,29 年 2021 月 2 日,Pelletier 及其同事(3.0)使用 JCVI syn19 通过在细胞中引入 XNUMX 个基因来了解细胞分裂和形态所需的基因。 基因组 JCVI syn3.0,产生形态与 JCVI syn3.0 相似的 JCVI syn1.0A。细胞分裂时。这7个基因中的19个,包括4个已知的细胞分裂基因和1.0个编码功能未知的膜相关蛋白的基因,它们共同恢复了与JCVI-synXNUMX类似的表型。这一结果表明基因组最小细胞中细胞分裂和形态的多基因性质。  

鉴于JCVI syn3.0基于其极简的设计能够生存和繁衍 基因组,它可以用作模型生物体来创建具有不同功能的不同细胞类型,对人类和环境有益。例如,人们可以引入导致塑料溶解的基因,这样所制造的新生物体就可以用于以生物学方式降解塑料。同样,可以设想在 JCVI syn3.0 中添加与光合作用相关的基因,使其能够利用大气中的二氧化碳,从而降低其水平,并有助于减少全球变暖这一人类面临的主要气候问题。然而,这样的实验必须极其谨慎地对待,以确保我们不会将超级生物释放到一旦释放就难以控制的环境中。 

尽管如此,拥有具有简约基因组的细胞及其生物操作的想法可以导致创建具有不同功能的多种细胞类型,从而能够解决人类及其最终生存面临的重大问题。然而,创建完全合成的细胞与创建功能合成的细胞之间存在区别。 基因组。理想的完全合成的人造细胞将由合成的 基因组 与合成的细胞质成分一起,随着技术进步达到顶峰,科学家们希望在未来几年尽早实现这一壮举。  

最近的发展可能是创造能够生长和分裂的完全合成细胞的垫脚石。 

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参考文献:  

  1. Hutchison III C, Chuang R., et al 2016. 最小细菌的设计与合成 基因组科学25 2016 年 351 月:卷。 6280,第 6253 期,aadXNUMX 
    作者: https://doi.org/10.1126/science.aad6253   
  1. Pelletier JF, Sun L., et al 2021. 基因组最小细胞中细胞分裂的遗传要求。 细胞。 发布时间:29 年 2021 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.008 

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拉杰夫·索尼
拉杰夫·索尼https://www.RajeevSoni.org/
Rajeev Soni 博士 (ORCID ID : 0000-0001-7126-5864) 拥有博士学位。 拥有英国剑桥大学生物技术学士学位,并在斯克里普斯研究所、诺华、诺维信、Ranbaxy、Biocon、Biomerieux 等全球多家机构和跨国公司工作 25 年,并担任美国海军研究实验室的首席研究员在药物发现、分子诊断、蛋白质表达、生物制造和业务发展方面。

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