"ATCGZP"六核酸分子合成生命遗传系统的设计与构建

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基本信息

项目摘要

"Artificially Expanded Genetic Information System" (AEGIS) is also known as "Expanded Genetic alphabets". Through modifying normal bases, it is designed to achieve the function of native nucleic acid with relatively independence. AEGIS has evolved since twenty-five years ago when this new concept was first introduced. Similar to native bases, plenty of research findings support that AEGIS are effective in replication, transcription, and even translation in vitro. However, no investigation is focus on the counterpart in vivo. Aiming to fill the gap, a living system that is capable of synthesizing, self-replicating and stably inheriting AEGIS in Escherichia coli is designed and created based on the achievements of the applicant's research into AEGIS. This work will begin a new chapter of AEGIS in vivo, which is not only an audacity of imagination of life engineering, but also a rewarding attempt in the field of synthesis of living systems from scratch. Moreover, it will greatly promote the development of "Chemical Synthetic Biology" and predictably break new ground in exploration of "Synthetic Biology".
人工扩展遗传信息系统(AEGIS)又称为人工扩展碱基字母,是一种通过对碱基的改造人工设计合成的可以行使天然核酸功能、而又具有相对独立性的人造DNA。人工扩展遗传信息系统发展至今已有25年的历史,在体外,已有足够多证据证明人造碱基可以行使和正常碱基一样的复制、转录甚至翻译的功能,但其体内研究始终没有开展。本项目正是针对这一空白,基于申请人在ATCGZP六分子人工扩展遗传信息系统领域所取得的一系列成果,以大肠杆菌为细胞底盘机架,设计并构建一种能实现ATCGZP六核酸分子体内合成、复制及稳定遗传的合成生命遗传系统。本项目的顺利实施为将人工扩展遗传信息系统由体外走向体内翻开了新的一页,这既是"生命工程化"的一次大胆设想,也是"从头合成生命系统"领域的一次有益的尝试,其也会对化学合成生物学研究领域的发展起到极大的推动促进作用,并可能为合成生物学开辟出一条新的、更安全的别样健康发展之路。

结项摘要

本研究以大肠杆菌为细胞底盘机架,设计并成功构建能够实现ATCGZP六核酸分子人工扩展遗传信息系统的体内合成、复制及遗传的大肠杆菌工程菌株。本工程菌通过外源导入果蝇脱氧核苷激酶的突变体Q81E-DmdNK,可高效实现外源dZ-OH和dP-OH的单磷酸转化(dZMP/dPMP);本工程菌可利用E.coli内源的核苷单磷酸激酶(dNMK)和核苷二磷酸激酶(dNDK)实现dZMP/dPMP的多磷酸化内源合成相应三磷酸盐dZTP和dPTP。在成功实现dZTP/dPTP内源合成的基础上,本工程菌可进一步利用E.coli内源聚合酶实现了ATCGZP六核酸分子人工扩展遗传信息系统在大肠杆菌中的复制和遗传。当ATCGZP六核酸分子含有两个连续Z/P人工碱基对时,8小时后仍有近40% Z-P碱基对保有率。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Enhanced Stability of DNA Nanostructures by Incorporation of Unnatural Base Pairs
通过掺入非天然碱基对 (UBP) 增强 DNA 纳米结构的稳定性
  • DOI:
    10.1002/cphc.201700809
  • 发表时间:
    2017-11-03
  • 期刊:
    CHEMPHYSCHEM
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Qing;Liu, Guocheng;Chen, Fei
  • 通讯作者:
    Chen, Fei
人造碱基与人工合成生命
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国科学院院刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈非;董梦醒;葛猛;刘国成
  • 通讯作者:
    刘国成
Biological phosphorylation of an Unnatural Base Pair (UBP) using a Drosophila melanogaster deoxynucleoside kinase (DmdNK) mutant.
使用果蝇脱氧核苷激酶 (DmdNK) 突变体对非自然碱基对 (UBP) 进行生物磷酸化
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0174163
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen F;Zhang Y;Daugherty AB;Yang Z;Shaw R;Dong M;Lutz S;Benner SA
  • 通讯作者:
    Benner SA

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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