新的研究帮助研究人员评估 提高基因工程细菌

研究人员在实验室里的哈佛大学医学院的遗传学家George Church两个新的进步的持续努力,安全、准确地扩大生命的遗传密码。结果使研究人员更接近发展中疾病的新疗法,生产更便宜的药物和生物燃料,确保转基因生物不能生存外小心控制的环境等等。在美国国家科学院院刊发表的一项研究中,2月13日,揭示细菌培养的一些策略应对转基因的副作用。,1月份发表在《美国国家科学院学报》上,将一种改进的校对工具,标志不正确的氨基酸替换.Aditya Kunjapur,教会的一位博士后研究员的实验室和这两篇论文的作者,坐下来与哈佛医学新闻讨论这些成就的承诺和挑战。

HMS:如何以及为什么你修改细菌基因组?

KUNJAPUR:我们试图扩大的化学结构和功能的蛋白质。蛋白质为我们做很多令人兴奋的事情;他们管理大部分细胞能做什么。他们通常只有20标准氨基酸组成。与20,你得到所有你看到的不同的生活,这是相当惊人的。同时,你仍然有限。当你把非标准氨基酸成蛋白质,自然是不能做你能做的事情。

HMS:什么样的实际应用和其他努力吗?

KUNJAPUR:一是biocontainment-controlling扩散转基因生物在真实的环境中。例如,几年前,我们实验室用计算机辅助设计制作一个实验性大肠杆菌细菌增长依赖于非标准氨基酸。我们仍在精炼过程。任何形式的改善将非标准氨基酸进入宿主的基因组或预测这些氨基酸能做什么使我们更接近实现biocontainment工业使用或其他用途。

Biocontainment现在重要的部分原因是人们最近显示,例如,你可以阿片类药物使用一个工程在酵母代谢途径。如果您可以修改生物非法药物或危险的技术,那么就包含它们的关键。

在不同的经济,在卫生保健,越来越多的蛋白质作为药物。生物制剂的趋势,包括一个新兴阶级称为抗体药物配合。非标准氨基酸可以帮助你生产这些疗法更有效的和有效的。

HMS:让我们来谈谈蛋白质校对你的团队发展。为什么研究人员需要它吗?

KUNJAPUR:问题是当我们想把一个非标准氨基酸蛋白质,我们可能会不小心把一个标准在某些地点。现在发生的方法来找出是否繁琐的时间和金钱。有了这个新工具,我们有一个清晰的窗口到发生了什么。

HMS:它是如何工作的呢?

KUNJAPUR:我们从蛋白质降解和借来的组件设计他们更好的区分标准氨基酸从标准氨基酸是为了取代,或者区分标准氨基酸从另一个如果你想包含不止一个。

这种新的高通量测量的对与错给了我们对发展中取得了巨大的进步标准氨基酸掺入更准确和具体的系统。

HMS:在这项新的研究中,团队发现方法来改变他们的基因组后使细菌更健康。告诉我更多。

实验室KUNJAPUR:2013年,教会了大肠杆菌菌株,所有标准UAG氨基酸编码与非标准uaa取代。我们注意到,除了这321预期的变化,大约有350偶然发生的突变。我们的实验室和其他人很快意识到,这些变化使得细菌的一部分很恶心。他们真的成长缓慢。他们特别努力在工业条件下,其养分含量很低,因为它是昂贵的。

没有人广泛地看着所有的这些变化和细菌的健康状况不佳的性质,尤其是在我们的方法:如果你想使有机体生长更快、适应limited-nutrient环境中,您可以简单地让进化掌握。

HMS:很难采取不干涉的方法吗?

KUNJAPUR:作为一名工程师,我倾向于想要干预,但是有时候你会得到意想不到的后果。工程和演化的耦合,我们认为,一个优雅的策略,找出差错。

HMS:揭示了什么?

KUNJAPUR:我们发现预期的变化和非目标突变导致疾病的细菌。

例如,现在许多大肠杆菌的基因与非标准UAA结束,我们看到机械,使蛋白质,核糖体,卡住。所以不能让这些蛋白质的细菌。这是一个问题,因为当生物体在低营养环境中,他们需要更加自力更生尽可能许多基因表达。

至于策略来弥补我们没有意愿的突变,我们看到一个非常好奇,因为细菌进化“停止”的信号的一个重要基因。它看起来就像他们想把它关掉,这对我们没有任何意义。但是我们发现当我们最初设计这一毒株,打开一个不相干的突变基因太高了。适应刹住了10000倍,这让它回到正常水平。这是很酷的。

我们正在学习很多教训这个实验。现在的人试图将非标准氨基酸可以把我们改善应变或使最重要的变化,我们看到自己的细菌用于不管他们。

HMS:我要问《侏罗纪公园》的问题。你听到:“我们工程大肠杆菌这些非标准氨基酸,然后我们进化的他们,和他们自己的变化。”他们要out-evolve改变你想要的吗?你怎么处理?

KUNJAPUR:我认为这是一个有效的问题。这取决于你的目的是什么,但如果你想做一些需要biocontainment,然后你想问这个问题,“生活找到一个方法吗?”当你谈论biocontained菌株的进化,你想要变得健康,但是你不想让它找出如何绕过biocontainment。

在校对论文中,我们发现,当我们标准氨基酸酸公司更准确,提高biocontainment。但是我们的新论文几乎显示自然可以扭转我们的变化。安心从项目发展的是初应变没有UAG仍然没有最后UAG。的细菌没有“撤销”它的基因改变;它知道如何更好地处理它们。这很好。这是我们想要的。

但是我们没有停止。我们现在进行的一项研究试图量化逃跑率biocontained生物,我们以更快的速度比正常的发展。

我认为所有这些研究告诉我们更多关于如何更好地工程师的应变biocontained从一开始。也许答案将是我们防止苗条进化逃脱的可能性,通过融合4到5个不等的基因依赖非标准氨基酸,而不是两个或三个。

HMS:你期待下一个吗?

KUNJAPUR:我很兴奋的前景有大肠杆菌菌株教会实验室正在7改变氨基酸。我们年轻我们理解如何这样做有一个操场的新的研究机会。