一种颠覆性技术,量子隐形传输能实现,用DNA合成机器却很困难( 三 )


当我们能够通过对一个基因组进行测序来读取它的遗传密码时 , 我们也就是在把DNA的物理代码转换为数字代码 , 而这个数字代码能够转变为可以实现光速传输的电磁波在合成基因组公司(Synthetic Genomics, Inc, SGI)中 , 我们已经能够把数字化的DNA编码输入到一个软件程序中了 , 让它自动地“想清楚”如何完成在实验室中重新合成序列的工作 。 在这种重叠50~80个碱基对的寡核苷酸的自动化设计程序中 , 还可以添加独特的限制性位点和水印 , 然后将它们输送到集成的寡核苷酸合成器中 。 这个合成器将会快速地生产出寡核苷酸 , 它们会利用我们的吉布森组装机器人自动地合并 , 然后把它们组装起来 。
虽然与40年前相比 , 寡核苷酸的合成已经能够以显著提高的精确度进行了 , 但是在这个过程中仍然很容易出错 , 会产生一小部分意料之外的DNA序列 , 差错的数量则通常与需要合成的DNA片段的大小相关 。 在组装标准寡核苷酸的过程中 , 合成错误率通常为每千个碱基对中有一个错误 。 这是一个意料之中的错误率 , 如果在组装过程的初期 , 寡核苷酸的错误不被剔除掉(例如 , 在克隆和测序阶段或在使用纠错酶的时候) , 那么即使不是全部都有错误 , 大多数含有10 000个以上的碱基的DNA片段也将都包含错误 。 为了解决这个基础性问题 , 我们已经想出了一种新方法 , 它应该能够为高精确度的DNA合成铺平道路 。
一种颠覆性技术,量子隐形传输能实现,用DNA合成机器却很困难
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随着寡核苷酸的组装以及聚合酶链式反应的扩增 , 我们能够利用一种叫作核酸内切酶的酶把任何含有错误序列的DNA删除 。 这种特殊的生物机器人是我们通过使用一种叫作“原型”(Archetype)的软件系统发现的 。 这个软件系统是由合成基因公司的托比·理查德森(Toby Richardson)和他的团队为存储、管理和分析生物序列数据而开发出来的 。 “纠错”过程开始于变性和退火被聚合酶链式反应扩增的DNA , 结果使得它形成了双链DNA 。 少数的双链DNA分子在每个位置上都包含正确的DNA序列 , 因而被核酸内切酶所忽略 。 然而 , 在DNA中还会出现替代物、缺失部分或者插入物 , 所有这些有错误的DNA以及被称为异源双链DNA的碱基对错配的双链DNA , 都会被核酸内切酶识别出来并裂解 。
【一种颠覆性技术,量子隐形传输能实现,用DNA合成机器却很困难】“完整的分子比经过内切酶消化的DNA能够更有效地扩增”这个事实意味着 , 我们可以使用第二个聚合酶链式反应来提高无错误的合成基因片段的百分比 。 这种方法通常会形成更低的错误率 , 其合成碱基对的错误率通常低于1/15 000 , 并且通过执行额外的几轮纠错过程能够进一步提高正确率 。 在目前这个阶段 , 我们已经生产出了足够精确的DNA分子 , 它能够凭借自身的力量制造出最终产品 , 比如DNA疫苗(DNA被引进体内细胞以制造疫苗蛋白) 。 它的潜力几乎是无限的 。 利用合成DNA , 我们最终将有可能创造一切形式的生命 。
一种颠覆性技术,量子隐形传输能实现,用DNA合成机器却很困难
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结语
运用由马歇尔·尼伦伯格在20世纪60年代首创的一种体外无细胞蛋白质合成技术 , 合成DNA构件现在已经能够在自动化系统中生产蛋白质了 。 只需把来自噬菌体或病毒的DNA引入到一个受体细菌细胞内 , 它便会在受体细菌细胞内接管该细胞的蛋白质和DNA合成机器 , 从而制造出更多的自身的副本 。
来自:小彭为你解惑

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