近日,英国《卫报》报道,美国洛克菲勒J. Craig Venter研究所的Craig Venter等将人工合成的染色体植入了细菌细胞,得到表达人工染色体的新支原体,他们将其命名为实验室支原体(Mycoplasma laboratorium)。
此前不久, 该实验室Lartigue等将一种支原体的基因组全部替换为来源于另一支原体的DNA(Science 2007,317:632)。现在进一步移植人工染色体,并宣称其成果为“人工生命体”。
据悉,该研究负责人Venter在美国学界素以“科学怪人(Bad boy of Science)”闻名。他不久前因为公布自己的全部基因组图谱而红极一时(PLos Biol 2007,5:e254)。一个月后,Venter等宣称利用实验室现有资源制造出了新的生命形态,又引起学界和舆论的高度关注。然而,在研究者大力宣扬该成果的意义时,其他学者和生物伦理学组织纷纷提出异议。
供体基因组移植入受体细胞
不久前,研究者将丝状支原体丝状亚种(M. mycoides)LC型的全部基因组DNA(不含任何蛋白质)植入山羊支原体(M. capricolum)细胞中,得出的新细胞完全表达LC的基因,而不表达受体细胞基因。
研究者选用支原体为实验对象,因为其基因组只含约100万个碱基对,易于操作。而且,支原体没有细胞壁,有利于DNA注射。此外,在M.mycoides的基因组中含有抗四环素基因,这有助于研究者系统化筛选基因组“移植”成功的菌株。
研究者用酶处理M. mycoides的细胞壁等成分,分离出供体DNA。并在含有PEG缓冲液的条件下培养供体基因组和受体细菌细胞,促进DNA转移。并用四环素筛选DNA转移成功的菌株。
3天后,研究者用DNA印迹(Southern blot)检测发现,培养后筛选出的菌株与供体细胞的基因完全相同。新合成的菌株甚至表达了M. mycoides特异的表面抗原和细胞蛋白。
Venter推测, M. mycoides的DNA转入M. capricolum后细胞后,两种支原体的基因组通过细胞分裂分别进入不同的子代细胞,经过四环素的选择,只有携带抗四环素基因,即含M. mycoides基因组的细胞存活了下来。
人工基因组植入细菌细胞
此次Venter等利用实验室原料合成的染色体含381个基因,长度达58万对碱基对。研究者根据生殖道支原体(Mycoplasma genitalium)的DNA序列,去除了不含遗传信息的1/5序列,重建出了新的DNA序列和染色体。研究者将这个新的染色体命名为实验室支原体(Mycoplasma laboratorium)并在其中做出标记,以方便辨认。
研究者将这个染色体移植入活细菌细胞,他们希望这个染色体能够控制细胞,并且成为新的生命形式。由于此前实验顺利,研究者对这次的结果也充满希望。
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