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乐丰官网

admin 发布于 2018-08-04 08:07

  有一款大型多物种在线游戏名叫“生命”,在“地球”这个服务器上,它已经上线了四十多亿年。十几万年前,开发商往里面添加了一个非常有争议的拓展包:智慧。不过开发商比较谨慎,这个拓展包只给了一个物种做内测,那就是人类。

  《战神4(GOD OF WAR 4)》是一款史诗级动作冒险游戏,对奎托斯来讲,这将是一次全新开始,为了他的儿子以及新目标,奎托斯必须为生存而战斗,作为他儿子的导师与保护者,奎托斯也将为赢得儿子的尊重而战斗,掌控他自己的愤怒,避免儿子重蹈覆辙,弥补罪责。

  但是最近,人类这个物种已经开始利用“智慧”拓展包的bug反过来干预这款游戏的内核了:斯科瑞普研究所的化学家弗洛伊·罗姆斯伯(Floyd Romesberg)及其研究团队让带有人工碱基的DNA表达出了有生物活性的蛋白质,并在《自然》杂志上发表了他们的研究。这意味着给“生命游戏”最核心的部分加了一个大大的拓展包,让“人工”和“天然”的生物原料在生物体内和谐共存,无怪乎合成生物学大牛乔治·邱奇(George Church)评论这项研究成果,是“人类探索生命基石的里程碑事件”。

  ”生命“这款游戏的内核其实非常简单,只是几个简单的小程序而已,其中最基础也最重要的便是“三联密码子法则”。简单来说,所有生物的遗传信息都利用四种碱基编码在DNA当中,然后DNA上的基因通过碱基互补配对原则誊写出一份叫做信使RNA的副本,信使RNA上每三位碱基编码一个氨基酸,最终翻译出蛋白质。

  三联密码子表,自然界的三联密码子由四种碱基AUGC组成,他们的随机三联排列可以编码生命界的20种氨基酸和一个终止密码子。图片来源:opentextbc.ca

  三联密码子就是个按照一些简单规律随机生成的密码表,从密码子到氨基酸必须借助于“转运RNA”,有64个三联密码子,就有64种转运RNA,每一种转运RNA负责识别一个三联密码子,并将这个三联密码子翻译成一个氨基酸。每次翻译,都需要一大堆不同的转运RNA一个一个地读出信使RNA上的密码子,从而将遗传信息转变成蛋白质。

  一个转运RNA(tRNA)的示意图。转运RNA很小并形成一系列复杂的茎环结构。它的一端有反密码子负责和信使RNA(mRNA)上的三联密码子结合,另一端则有一个氨基酸结合位点,负责和特定的氨基酸结合。

  罗姆斯伯作为“生命”这款“游戏”的资深玩家,一直琢磨着要给这套系统带来更多的选择,比如多加几个碱基,甚至是……多几个密码子呢?

  2014年,罗姆斯伯的工作迈出了第一步。他将人工合成碱基整合进大肠杆菌的DNA,并且让这些带有人工碱基的DNA像天然的DNA一样复制。不过,当时这些大肠杆菌还只能复制这些人工碱基,并不能表达它们。

  而最近,人工碱基的表达难题也被解决了!罗姆斯伯的研究团队成功地让带有人工碱基的DNA表达出了有生物活性的蛋白质。

  芦洋表示:“目前公司客户都是国内外一线品牌,和一线品牌合作的毛利率一般在25%30%之间,净利率在10%左右。但根据测算,一线品牌的毛利率和净利率是略低于二三线品牌的。”

  首先,罗姆斯伯和同事们在AUGC之外,引入了两个人工碱基,它们称之为X和Y;接着,将“绿色荧光蛋白”基因当中一个编码丝氨酸的密码子AGT改成了包含人工碱基的AXC;然后,为了能表达这个“人工密码子”,又专门特制了一个能将AXC翻译为丝氨酸的“人工转运RNA”。随后,他们将这个带有人工碱基的绿色荧光蛋白基因和编码“人工转运RNA”的基因一起转入大肠杆菌细胞内。

  结果这些“人工转运RNA”果然发挥了作用,成功地识别出了带有人工碱基的密码子,并顺利完成了密码子的翻译 ,让这些大肠杆菌发出了绿色荧光;而相对的,只有“人工绿色荧光蛋白”但没有“人工转运RNA”的大肠杆菌则无法顺利翻译出绿色荧光蛋白。

  “人工转运RNA”的工作示意图,特制的带有反密码子GYT的转运RAN和m信使RNA上的人工密码子AXC结合,翻译出特定的氨基酸。图片来源:

  在后续的检测中,罗姆斯伯和同事们发现,“人工基因”编码的绿色荧光蛋白和天然荧光蛋白相比,无论是在理化性质上还是表达水平上都没有明显差异。如果“人工基因”运作正常的话,对大肠杆菌的生长也没有任何影响。

  不过,在只有“人工基因”而没有“人工转运RNA”的时候,却会阻碍大肠杆菌的生长。罗姆斯伯认为,这可能是因为细胞的蛋白质翻译需要用到一个叫做“核糖体”的结构,“核糖体”就像是蛋白质翻译的车间,而刚才提到的转运RNA必须在这个车间里面才能干活,缺乏了能识别“人工密码子”的转运RNA,许多信使RNA就卡在了核糖体当中,导致细胞拿不出足够多的闲置核糖体来翻译别的蛋白质,故而影响了大肠杆菌的生长。

  给“生命”加个拓展包的意义是什么?最直接的意义是从合成生物学的领域来说,更多的碱基和密码子规则必定能带来更灵活的生物合成路线。人类对于新型蛋白质的需求无穷无尽,而自然界由四种碱基组成的三联密码子系统最多只能编码20种氨基酸,有限的氨基酸种类无疑迟早会导致“巧妇难为无米之炊”的困境。

  在这种情况下,想增加人工碱基或者氨基酸的人远远不止罗姆斯伯一个。本世纪初,罗姆斯伯在斯科瑞普研究所的同事,化学家彼得·舒尔茨(Peter G. Schultz) 就曾经为了改变蛋白质的特性或是给蛋白质打上“标记”,将“人工氨基酸”掺进蛋白质中。但是现有的密码子体系无法编码“人工氨基酸”;传统上通过篡改三联密码子表来表达“人工氨基酸”的做法则会引起生物体本身蛋白合成的紊乱,显然副作用很大。 而罗姆斯伯这次的研究结果目前并未带来生物体的任何紊乱,具有很高的应用价值。

  如今,罗姆斯伯已经注册成立了一家公司,他相信这种新的密码子系统必将在新药合成等领域大有作为。“生命游戏”的拓展包已上线,它会让游戏变得更加刺激吗?