合成生物学(Synthetic Biology) 顾名思义,是一个合成新生物的学科。维基百科给出的定义是:一个多学科的研究领域,寻求创造新的生物部件、设备和系统,或重新设计已经在自然界中发现的系统。
基因编辑技术、DNA组装技术和定向进化技术等共同构成了合成生物技术。
那合成生物学工作是怎么实现的?
大体步骤是选取靶基因,选取载体,选取受体,靶基因转入载体,载体转入受体,拆分开来就是:
1、选取靶基因
在编辑基因前,我们通常要明确这次要将这个生物的特性改造成什么样?比如我想让这个大肠杆菌发绿光。因此我们要确认哪一段基因能转录翻译出发绿光的蛋白质,能够产生绿色荧光蛋白的基因片段早在前辈们的努力下被收录在各大生物网站里(如NCBI),而这个过程我们称作选取靶基因。
(实验室中常用的目的片段如荧光蛋白等都可以通过制药公司购买,因此只有少数情况需要自己制备,此处将不细化展开制备过程)
2、剪切与粘贴
靶基因只是一条片段,一条片段是无法转录翻译,生成对应的蛋白质的。所以有了靶基因之后,我们要将它拼到一段完整的“DNA”里。因此这段“DNA”被称为载体
(当然在实际操作中我们往往不会选取DNA,原因在于其长度过长,操作不便,因此会选用质粒等其他载体)
基因在被转录翻译时并不是以整条“DNA”为模板,转录时有起点,也有终点。为了让片段被连接进入有效的转录区域,我们需要将“DNA”剪开,使片段和“DNA”断口粘连。我们所用的是一种酶(本质也是一种蛋白质),但是称这种酶为剪刀也不为过。限制性核酸内切酶对固定的基因位点断开连接,从而达到“剪刀”的效果。片段与“DNA”断口的粘连则需要用到DNA引物酶与DNA连接酶。引物酶本质是一种RNA,它类似信标,标记了需要粘连的断口,然后通过连接酶对两端进行粘连。
3、转入受体
最后为了让这段“DNA”成功转录翻译出蛋白质,同样,一条DNA是无法单独产生并表达蛋白质的,因此我们会将它送到一个细胞内,而这个细胞就被称为受体。
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