• 您的位置: 首页 资讯学术资讯

    中国人工合成生命里程碑:全球首例人造单染色体真核细胞

    就在8月2日,国际顶尖的科学期刊《自然》同时上线了两篇重量级论文,一篇来自纽约大学系统遗传学研究所的Jef Boeke团队,他们成功将酿酒酵母的16条染色体彼此“融合”,缩减到2条染色体。而另一篇出自中科院上海生命科学研究院,植物生理生态研究所的覃重军等实验室则更进一步,将酿酒酵母的全部16条染色体融合成了1条染色体。

    这一成果在中科院B类先导专项“细胞命运可塑性的分子机制与调控”以及国家自然科学基金委和科技部等项目支持下,完全由中国科学家独立完成,是合成生物学具有里程碑意义的重大突破。

     

    人类能否创造生命? 这个问题是科学界孜孜以求的重大课题。

     

    2010年,美国科学家J. Craig Venter和他的科研团队在《科学》杂志报道了世界上首个“人造生命”——含有全人工化学合成的与天然染色体序列几乎相同的原核生物支原体,引起了轰动。

     

    此次,以覃重军研究组为主的研究团队完成了将单细胞真核生物¾酿酒酵母天然的十六条染色体人工创建为具有完整功能的单条染色体。该项工作表明,天然复杂的生命体系可以通过人工干预变简约,自然生命的界限可以被人为打破,甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。

     

     

    生物学教科书中将自然界存在的生命体分为具有被核膜包裹染色体细胞核的真核生物和染色体裸露无核膜包裹的原核生物。染色体携带了生命体生长与繁殖的遗传信息,真核生物通常含有线型结构的多条染色体,而原核生物通常含有环型结构的一条染色体。

     

    在该研究中,覃重军假设真核生物也能像原核生物一样,用一条线型染色体装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能,并与副研究员薛小莉“工程化精准设计”定制人造单染色体酵母的指导原则以及理性分析、实验设计、工程化推进总体方案。博士研究生邵洋洋从2013年开始尝试并发展高效的染色体操作方法,历经4年时间,通过15轮染色体融合,成功创建了只有一条线型染色体的酿酒酵母菌株SY14。

     

     

    此后,覃重军研究组与其他团队进一步深入鉴定SY14的代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构;发现虽然人工创建的单条线型染色体的三维结构发生了巨大变化,但SY14酵母具有正常的细胞功能,因此颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念,揭示了染色体三维结构与实现细胞生命功能的全新关系。

     

     

    该研究成果是通过经典分子生物学“假设驱动”与合成生物学“工程化研究模式”来探索解析生命起源与进化中重大基础科学问题的一个新范例。将天然复杂的酵母染色体通过人工改造以全新的简约化形式表现出来,是继原核细菌“人造生命”之后的一个重大突破。

     

    该研究成果也是继20世纪60年代人工合成结晶牛胰岛素和tRNA之后,中国学者再一次利用合成科学策略,去回答生命科学领域一个重大的基础问题,即建立原核生物与真核生物之间基因组进化的桥梁。这是合成生物学“建物致知”理念的生动体现,为人类对生命本质的研究,开辟了新方向。

     

    AEIC微信公众号

    AEIC学术交流资讯中心 版权所有
    邮箱: contact@keoaeic.org 制作单位:AEIC学术交流资讯中心快递查询接口
    Copyright©2009-2018 All rights reserved 粤ICP备16087321号-1