沈阳新闻_沈阳新闻网_今日沈阳新闻直播官网

沈阳新闻_沈阳新闻网_今日沈阳新闻直播官网

沈阳新闻网权威发布各种辽宁省内新闻资讯,并带您了解沈阳市吃喝玩乐的权威媒体门户,看精彩沈阳,走进今日沈阳新闻直播官网。

菜单导航
沈阳新闻网 > 健康生活 > 正文

工程菌落模仿多细胞生命形式的另一个方面

作者: 沈阳新闻网 更新时间: 2019年11月16日 09:25:13 游览量: 152

简述:

尽管细菌可能形成菌落和生物膜,但它们并不构成像我们这样的多细胞生物。细菌缺乏协调多细胞性基础的能力,包

尽管细菌可能形成菌落和生物膜,但它们并不构成像我们这样的多细胞生物。细菌缺乏协调多细胞性基础的能力,包括细胞间通讯,细胞粘附和不对称细胞分裂。如果将这种能力改造成细菌,它们将变得异常奇怪-也许是科幻小说的噩梦,或者更可能是合成生物学家的梦想。

工程菌落模仿多细胞生命形式的另一个方面

多细胞生命的这三个基础知识中的每一个都已经被工程化为细菌-而不是作为可控,协调系统的组成部分。有模块意识的合成生物学家都可以使用细胞间通讯和细胞间粘附技术。现在,由于莱斯大学的科学家们的努力,第三个难题-非对称细胞分裂-已经变得可用。所有的拼图碎片在未来的研究中如何融合在一起?想象力卷轴。

由合成生物学家马修·本内特(Matthew R. Bennett)博士领导的赖斯科学家创造了一种遗传回路,随着细菌分裂,该回路可以产生具有遗传学意义的大肠杆菌细胞。该回路帮助细菌以自己的方式完成类干细胞的分化。适当地控制,该回路可导致表现出复杂的非自然行为的各种微生物群落。

干细胞通过表观遗传机制优雅地自我分化,而工程细菌可能诉诸相对粗略的权宜之计-莱斯科学家称之为不对称质粒分配(APP)。有关APP的详细信息出现在8月12日的《自然化学生物学》杂志上,标题为“ 一种用于大肠杆菌中不对称细胞分裂的合成系统 ”。

该文章的作者写道:“我们设计了一种可诱导的系统,该系统可以将质粒DNA结合并分离到细胞中的单个位置。” 在细胞分裂时,共定位的质粒被一个子细胞和一个子细胞保留。另一个子细胞不接收质粒DNA,并且与其同胞不可逆地分化。”

该文章的第一作者,莱斯大学的研究生Sara Molinari首次发现了如何迫使大肠杆菌中的质粒聚集在单个簇中,这样它们在细胞分裂过程中不会均匀分布,而是仅由一个两个子细胞。带有质粒的子细胞与祖细胞保持相同,而其同胞则由于失去了存在于质粒上的遗传信息而在遗传上变得不同。

接下来,赖斯的科学家将分化与运动联系起来。他们发现他们可以使用其系统来实现遗传上不同的细胞的物理分离。科学家最后报告说:“最后,我们表征了正交诱导电路,该电路可同时对两种质粒进行不对称分配,从而使细胞具有四个不同的分化状态。”

Molinari回忆说,这项工作是从创建可以感知并适应环境的材料开始的。她说:“我们认为,如果我们能模仿高阶组织的这一特征,我们将提高我们殖民地的稳健性及其执行任务的能力。” “挑战是改造一群细菌,这些细菌会在需要时变成其他东西。”

Molinari和她的同事在第一次尝试使用大肠杆菌时就赢得了大奖。她说:“没有经典的方法来设计不对称细胞分裂。” “这是一个疯狂的主意,并且在第一时间就神奇地起作用了。

“但是有些事情我们无法完全了解该系统,” Molinari指出。“花了两年的时间才发现我在将这种蛋白质放入质粒中时犯了克隆错误。我在蛋白质的开头随机添加了17个氨基酸,这使整个系统正常工作。”

有了这些知识,她便开始改进疏水性蛋白质的形成,这些蛋白质在与目标质粒结合时将其聚集在细胞中,并将其固定在原位。

Bennett指出,自然过程要么将足够多的质粒加载到细胞中以确保每个子细胞中有一些区域,要么将质粒主动拉入每个新细胞中以确保它们保持相同。他断言:“我们已经证明我们可以胜过那些流程。”

APP可以将简单的生物转变为复杂的系统,从而增强对多细胞生命的了解。“我们在设计细菌方面非常擅长,”贝内特指出。“我们这样做已经有很多年了。我认为该领域已经发展到可以用细菌做令人惊奇的事情的程度,人们在问我们还能做些什么。”

新发现表明一种可能性-细胞间通讯,细胞粘附和不对称细胞分裂的协调-可以实现。贝内特宣称:“如果我们能够一起控制所有这些东西,那么我们就可以谈论工程学上有趣的多细胞生命形式。” “可以肯定,它开始有点像科幻小说了。”

文章链接:http://www.68nw.com//jksh/565.html

文章标题:工程菌落模仿多细胞生命形式的另一个方面