第九章合成生物学.ppt
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1、合成生物学中底盘生物的构建与功能模块的集成表达,第九章 合成生物学,背景,人类基因组计划,1990年,模式生物基因组计划,转录组学,蛋白质组学,代谢组学,生物信息学系统生物学,衍生出,产生了,交叉学科,合成生物学,两重意义:(1)新的生物零件、组件和系统的设计与构建(2)对现有的、天然存在的生物系统的重新设计,合成生物学旨在设计和构建工程化的生物系统,使其能够处理信息、操作化合物、制造材料、生产能源、提供食物、保持和增强人类的健康和改善我们的环境。,定义:,1 基因线路(Genetic circuit),一个典型的基因线路是基因双稳态线路,由两个蛋白质编码基因与两个相对应的启动子组成。,2 合
2、成基因组,生物是大自然亿万年进化的产物,但人类利用无机物合成生物物质甚至生物的努力一直没有停止。1979年,美国化学家Khorana合成了酪氨酸阻遏tRNA基因(207bp)。2002年,Wimmer小组合成了有生物活性的脊髓灰质炎病毒基因组(约7400bp)。2003年,Venter小组合成了psiX174噬菌体基因组(约5400bp);2005年,他们又合成了生殖道支原体基因组(582.790kb)。,3 合成药物与生物基产品或材料,合成抗疟疾药物青蒿素。加州大学伯克利分校的J.Keasling对来自细菌,酵母与青蒿(高等真核生物)多种基因及其代谢途径的设计组装与精密调控,使青蒿素前体青蒿
3、酸的生产能力提高了几个数量级。生产能源物质氢Zhang 等人用13 个已知酶组成一个新的非天然的催化体系,建立催化途径,将淀粉和水在一般条件下产生氢,并通过燃料电池产生电能利用合成生物学技术生产生物柴油。佛大学医学院教授Church发起成立了LS9 可再生石油公司,试制生物柴油燃料,并已取得了一些进展,且获得了美国MIT技术评论2007 年度的TR35最高奖,中国能否在这个崭新而且重要的领域的国际竞争中站到国际领先行列?这是我国政府和科学界急需认真面对的战略问题!,抢占合成生物学理论和应用研究制高点,自2005年美国政府对合成生物学相关研究已投入4.3亿美元。美国政府资助的合成生物学项目仅20
4、08-2009两年就达 40多项;自2005年起欧盟及荷兰、英国、德国已在此领域投入约1.6亿美元研究资金。(威尔逊分析中心)在亚洲,日本、韩国、印度、新加坡等国也在此领域投入研究经费,例如新加坡最近投入1000万美元用于合成生物学研究。,2001年美国能源部GTL计划,2004 年美国技术评论将合成生物学列为将改变世界的十大新技术之一,2006 年建立SynBERC中心,2007 年基因组合成和设计之未来,对美国经济的影响的研究报告,2008年美国时代周刊将“创造生命”列为 年度十大科学发现,2005 年欧盟在第6个研究框架规划中发表合成生物学将工程应用于生物学的项目报告,2007年欧盟 启
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