DNA组装技术

DNA组装是合成生物学研究的核心技术。随着合成生物学的发展,研究者开发了依赖于DNA聚合酶或DNA连接酶的不同DNA组装技术;为了降低组装成本和便于实现DNA组装的自动化,也发展了一些非酶依赖的DNA组装技术;而几百kb到Mb的大片段DNA的组装则多数依赖于微生物体内重组。文中主要综述了酶依赖、非酶依赖和体内同源重组三类DNA组装技术及其发展情况。     

基于酿酒酵母的大片段DNA组装与转移技术进展*

DNA组装与转移技术是合成生物学的核心使能技术之一,生命体设计改造的复杂度不断提升,使得对大片段DNA组装与转移技术的需求也日益旺盛。小片段DNA的组装与转移技术目前已经比较成熟,大片段DNA由于其分子量大、易断裂,使得体外操作繁琐且效率低下。聚焦酿酒酵母体内组装和转移的技术进展,详细介绍了基于酿酒酵母一次组装和迭代组装的不同方法,并从导入与导出的角度介绍了大片段DNA的转移技术,便于研究者更好地理解和选择酿酒酵母体内组装与转移技术。此外,还展望了将酿酒酵母开发为大片段DNA组装与转移通用平台实现更多物种基因组大尺度设计改造的愿景。     

DNA组装新方法的研究进展

2010年,蕈状支原体Mycoplasma mycoides的人工合成,迎来了合成生物学的崭新时代.这种突破性的进展主要得益于酵母自身强大的DNA体内重组能力.近几年来,除了利用体内重组的DNA大片段拼接技术,基于连接或聚合思想的不同尺度的DNA体外组装方法也相继出现,如Biobrick\Bglbrick、SLIC与Gibson等温一步法等,这些方法的应用加快了合成生物学功能元件库、生物合成途径乃至微生物染色体的人工构建.事实上,目前所建立的各种DNA组装方法,均是由DNA分子拼接理念(包括两分子衔接思想与多片段组装模式)衍生而来.文中将在介绍DNA组装基本理念的基础上,对体内、体外主要的DNA组装方法进行简要梳理,希望为不同类型的合成生物学功能器件及生物合成途径的构造提供参考与借鉴.     

DNA组装技术的研究进展

合成生物学具有巨大发展潜力,作为一门新兴学科,它有效结合了科学与工程,在生物制药、环保、农业、物质能源等方面发挥了巨大的作用。而DNA组装技术是合成生物学中的关键技术,DNA组装技术研究进展极大的限制了合成生物学的快速发展本文在简述合成生物学发展的基础上,基于DNA组装的基本理念,对主要DNA组装技术发展情况及其在合成生物学发展中的意义及应用进行了研究,为DNA组装技术的应用发展提供参考与借鉴。     

化学计量基因组学研究进展

化学计量基因组学是一个新兴的研究领域,研究基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等组学数据中生物大分子的元素使用偏好。不同生物大分子的元素组成与数量不同,当元素供应受到限制,自然选择偏好性利用某些单体(氨基酸或核苷酸)来合成生物大分子(DNA、RNA和蛋白质等),从而减少元素成本。随着高通量测序技术和组装技术的大量应用,越来越多的宏基因组、宏转录组数据被公开报道,以及新的分析手段的应用,使得该领域蓬勃发展。作为一门新兴的交叉学科,化学计量     

DNA树枝状大分子有效运输免疫刺激剂CpG

DNA纳米结构由于其结构稳定性、精确可控的尺寸、和良好的生物相容性,近年作为新型药物运输载体受到广泛关注。本研究中,我们设计了一种DNA树枝状结构,具有多分支、组装速度快、产率高等优良特性。我们采用这种DNA树枝状结构携载具有免疫刺激功能的寡核苷酸序列(CpG序列)。通过层层组装的方式,在没有酶催化的条件下,快速组装该DNA纳米结构。对组装的各层结构进行系列表征,证明DNA树枝状大分子具有很均一的形貌。MTT细胞活力测定实验验证该组装结构对于小鼠巨噬细胞RAW264.7的无毒性。利用共聚焦显微镜研究运载CpG序列的DNA树枝状大分子的细胞摄取效果。研究表明,DNA树枝状大分子能够有效增加细胞对于核酸免疫药物的摄取,增强CpG序列进入细胞的能力。在酶联免疫吸附反应(ELISA)检测中,由CpG特异刺激引起的细胞因子——肿瘤坏死因子(TNF-α),DNA树枝状大分子运载的CpG序列,比单链CpG序列能够引起更高的免疫因子释放。DNA树枝状大分子是很有前景的药物递送载体。     

人巨细胞病毒病毒体的组装研究新进展

阐明人巨细胞病毒（HCMV）病毒体的组装过程对研究HCMV致病分子机制有重要意义,同时可为抗病毒药物的设计与运用提供新的思路。HCMV组装可概括为两大阶段：初期为入核阶段,主要为核衣壳的组装。在胞质中表达的病毒蛋白形成多种形式的多聚体进入细胞核,在核内相互作用形成衣壳并将病毒DNA装入衣壳中,核衣壳初步形成。第二阶段为出核阶段,主要涉及被膜与包膜的组装。在核中形成的原始核衣壳出核移至胞质,最终在胞质中组装完成,此过程极其复杂,涉及众多蛋白间相互作用及宿主细胞的参与。值得一提的是,组装过程中多种蛋白的变异会导致病毒复制失败。组装完成的病毒体经修饰成熟释放出细胞后,再感染新的宿主细胞。本文对HCMV病毒体组装机制的最新研究作一综述。     

产β-胡萝卜素酿酒酵母工程菌的构建

以酿酒酵母SaccharomycescereviaiaeBY4742为宿主菌,利用DNA组装（DNAassemble）技术,向宿主菌导入了β-胡萝卜素合成途径,表达了源自Xanthophyllomycesdendrorhous的CrtE,Cn馏和CrtI3个基因,获得了一株染色体整合型工程菌株HCCB08531,β-胡萝卜素产量达3．68mg／g干重。     

基因克隆及组装技术的研究进展

随着测序技术的发展,已知的DNA序列数量呈指数性增加,为了能更快的探索其未知的生物功能,一些简化组装流程的DNA克隆及组装新技术争相发展起来。其中大部分需要在菌体外构建重组体,但重组酶纯化过程复杂,运送和保存方法要求严格,致使成本较高。最近研究者开发了一些在菌体内进行DNA组装的简易、低成本的新方法。主要对各类基因克隆及组装方法的研究现状、原理和优缺点等进行综述,并结合实际的工作内容展望了未来的发展趋势,希望能为进一步研究开发新技术提供参考。     

基因克隆及组装技术的研究进展 *

随着测序技术的发展,已知的DNA序列数量呈指数性增加,为了能更快的探索其未知的生物功能,一些简化组装流程的DNA克隆及组装新技术争相发展起来。其中大部分需要在菌体外构建重组体,但重组酶纯化过程复杂,运送和保存方法要求严格,致使成本较高。最近研究者开发了一些在菌体内进行DNA组装的简易、低成本的新方法。主要对各类基因克隆及组装方法的研究现状、原理和优缺点等进行综述,并结合实际的工作内容展望了未来的发展趋势,希望能为进一步研究开发新技术提供参考。     

低等水生脊椎动物虹彩病毒的免疫逃逸策略

虹彩病毒是一类大分子双链DNA病毒,目前证实可感染100多种水生动物,已给水产养殖业造成重大经济损失,同时也危及到野生动物种群的生物多样性及生态平衡。虹彩病毒在长期的病原与宿主相互作用及进化过程中发展形成了相当系统和完善的免疫逃逸策略,以逃避免疫攻击,完成在宿主体内的复制,以及种内和种间传播。综合归纳分析近年来国内外有关低等脊椎动物虹彩病毒免疫逃逸策略,以及宿主对这些病原的先天性免疫反应研究进展。     

DNA微阵列技术在细菌感染后宿主反应研究中的应用

感染性疾病是病原微生物和宿主紧密相互作用的结果。深入理解宿主对病原微生物感染发生反应的分子基础是预防感染性疾病发生和组织损伤的必要条件。本文通过介绍体内、体外2种感染模型中宿主对细胞内和细胞外致病菌感染后的基因表达谱变化,简述了DNA微阵列技术在病原菌一宿主相互作用中宿主反应研究中的应用。     

DNA疫苗接种的安全性

DNA疫苗的安全性问题主要有三个方面：转入体内的DNA有可能整合到宿主细胞基因组上,使宿主细胞抑癌基因失活或癌基因活化,使宿主细胞转化成癌细胞;外源抗原持续表达产生的不良后果;质粒DNA诱导的自身免疫反应。本综合近年来有关献对DNA疫苗安全性的研究作一概括性介绍。     

DNA疫苗安全性的策略探究

DNA疫苗安全性问题主要来自DNA疫苗元件和疫苗工程菌,包括DNA疫苗与宿主基因组整合、接种后诱导宿主产生免疫耐受和自身免疫疾病、抗性基因的转移问题、疫苗中内毒素和抗生素及其他有害物质残留问题、宿主菌体内DNA复制与纯化过程中基因稳定性问题。本文针对这些问题进行策略上的探讨,为进一步开发安全的DNA疫苗提供帮助。     

肽基生物可激活的活体自组装纳米材料及生物医学应用

在生理环境下原位构筑自组装纳米材料,由于其生物体内的可控性、相容性及功能性优势,在临床应用方面具有广泛前景。利用病理条件在体内触发响应,能够在多重弱键相互作用下自发形成高级有序结构。其中内源性组装触发因素,如酶、pH、活性氧和配受体相互作用等,通过生物可激活的体内自组装(bioactivated in vivo assembly, BIVA)纳米技术,将材料原位自组装成多种可控结构,包括纳米颗粒、纳米纤维、凝胶等。而不同的自组装纳米结构带来了新的生物效应,例如组装诱导滞留效应、靶向增强效应、多价键效应、膜扰动等,实现了高效药物递送、增强靶向和治疗、优化生物分布、提高成药性等功能,为肽基自组装材料的生物医学应用提供创新思路和方向。文中系统总结了基于BIVA技术的肽基自组装材料响应设计及其不同的生物医学应用,并对其未来前景进行展望。     

真菌基因组de novo测序组装的方法与实践

真菌基因组较其他真核生物基因组结构简单,长度短,易于测序、组装与注释,因此真菌基因组是研究真核生物基因组的模型。为研究真菌基因组组装策略,本研究基于Illumina HiSeq测序平台对烟曲霉菌株An16007基因组测序,分别使用5种de novo组装软件ABySS、SOAP-denovo、Velvet、MaSuRCA和IDBA-UD组装基因组,然后通过Augustus软件进行基因预测,BUSCO软件评估组装结果。研究发现,5种组装软件对基因组组装结果不同,ABySS组装的基因组较其他4种组装软件具有更高的完整性和准确性,且预测的基因数量较高,因此,ABySS更适合本研究基因组的组装。本研究提供了真菌de novo测序、组装及组装质量评估的技术流程,为基因组<100 Mb的真菌或其他生物基因组的研究提供参考。     

生物大分子从头合成和设计的研究进展

生物大分子指生物体内存在的DNA、蛋白质、多糖等物质,其对生物体正常生命活动至关重要.从头合成和设计技术在生物大分子的合成和结构设计上具有自由度高、前体简单等特点,能够按照特定研究目的对生物大分子进行全新设计和高效合成.近年来,从头合成与设计技术在人造基因组合成、新型蛋白质类药物设计、糖缀合物合成等领域已开始受到重视.基于生物大分子从头合成和设计技术,可以定向制备全新设计的DNA或全新的基因表达产物,以及具有识别功能的糖链或糖缀合物,将大大推进诸如细胞因子模拟物、基因治疗递送载体等生物活性物质的开发,为人工生物系统的构建、罕见疾病的治疗等提供新的解决方法.本文就DNA、蛋白质和多糖的从头合成和设计进行了综述,阐述了相关方法及应用,最后概括分析了三者之间的关系.     

末端酶介导的双链DNA病毒核酸组装

病毒是一类非细胞结构的微生物,专性宿主细胞内寄生,以复制方式进行增殖。在病毒复制的过程中,组装是其特有的过程。不同类型病毒之组装的机制有很大差异,目前对双链DNA(dsDNA)病毒的组装机制研究较多,包括位点特异性组装和满头组装两种方式,采用何种方式进行组装与其基因组编码的末端酶有关。该文介绍末端酶介导的dsDNA病毒组装的有关进展。     

外源DNA在动物体内的吸收代谢

综述了外源DNA在动物体内组织和细胞的代谢命运。外源DNA经核酸酶不完全降解后可以通过胃肠道被哺乳动物吸收,外源DNA片段能够被哺乳动物细胞吸收并整合到宿主细胞基因组中。     

DNA克隆和组装技术研究进展

DNA克隆和组装技术是重要的分子生物学工具。近年来,随着合成生物学的飞速发展,对大片段DNA元件的快速有效组装就显得尤为关键。同时,各种DNA克隆和组装技术也竞相发展起来。通过对基于非典型酶切连接、PCR、同源重组、单链退火拼接等原理发展起来的各种DNA克隆和组装技术进行综述,为合成生物学的进一步发展提供有效的操作工具。