最新研究！馬普所實驗室”重建“基因組

　　合成生物學研究不僅包括觀察和描述生命過程，而且試圖模仿天然的生命過程。在最近的一項研究中。馬丁斯里德馬克斯·普朗克生物化學研究所的科學家們制作了一個系統，該系統能夠再生其自身的DNA和蛋白質構件的一部分。

　　馬克斯·普朗克生物化學研究所“仿生系統”研究小組的負責人Hannes Mutschler和他的團隊致力于通過“自下而上”的方法模擬基因組的復制和蛋白質合成。現在，研究人員成功地生產了一個體外系統，其中兩個過程可以同時進行。 Mutschler解釋說：“我們的系統本身能夠再生很大一部分的分子成分。”

　　為了起始這一過程，研究人員需要一本‘指南書’以及各種分子“機器”和營養元素。翻譯成生物學術語，這意味著需要DNA模板，其中包含表達產生蛋白質的信息。用于充當催化劑的蛋白質分子，以及 DNA的基本組成部分——核苷酸，與蛋白質的基本組成部分——氨基酸。

　　具體來說，研究人員優化了一種基于DNA的，合成蛋白質的體外表達系統。由于一些改進，體外表達系統現在能夠非常有效地合成蛋白質。該研究的第一作者Kai Libicher解釋說：“與以往的研究不同，我們的系統能夠讀取和復制相對較長的DNA序列。

　　科學家們將多達11個環形DNA片段組裝成人工基因組。這種模塊化結構使他們能夠輕松插入或去除某些DNA片段。研究人員在研究中復制的最大的模塊化基因組由116,000多個堿基對組成，已經達到了非常簡單的細胞的基因組長度。

　　除了編碼對于DNA復制很重要的聚合酶外，人工基因組還包含其他蛋白質的編碼基因，例如來自大腸桿菌的30種翻譯因子。為了表明新的體外表達系統不僅能夠復制DNA，而且還能夠產生自己的翻譯因子，研究人員使用了質譜分析法。通過這種分析方法，他們確定了系統產生的蛋白質的含量。

　　將來，科學家們希望通過其他DNA片段來擴展人工基因組。他們希望與研究網絡MaxSynBio的同事合作，開發出一種封閉系統，該系統能夠通過添加養分和處置廢物來保持生存。這樣的最小單元然后可以例如在生物技術中用作天然物質生產機器或用作構建甚至更復雜的系統。