《自然》：噬菌体让生物分子进化增速百倍

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噬菌体让生物分子进化增速百倍


作者：David R. Liu   来源：《自然》


发布时间：2011-5-3 11:11:40


噬菌体让生物分子进化增速百倍


据美国物理学家组织网近日报道，美国科学家在《自然》杂志上撰文指出，他们利用噬菌体，在实验室中让生物分子的进化速度提高了100倍。新研究有望让制药业使用实验室培育出来的蛋白质、核酸和其他成分按需制药。

该研究的领导者、哈佛大学化学和生化教授戴维·刘说，大多数现代药物都由有机小分子制成，但某些情况下，蛋白质或核酸等生物大分子可能更适合用来制药。但这种生物大分子如何快速地制造一直是一大难题，新研究提供了一种新的解决办法。

科学家表示，虽然生物分子也会自然进化，但整个进化过程耗时很长，最终结果也无法控制。因此，几十年来，科学家一直使用实验室进化（直接进化）来生产具有特定性能的生物分子，但实验室进化的速率通常为每几天一轮，而且，在此期间，科学家或技术人员需要定期对样本进行操作。

而戴维·刘和同事研究出来的最新方法——噬菌体辅助持续进化（PACE）通过让生物分子的实验室进化和一种噬菌体的生命周期结合在一起，让蛋白质在每24小时内进化60轮。

PACE的效率是传统实验室进化方法的100倍左右，整个实验过程也无需人为干预，大大节省了科学家的劳动成本。除此之外，新方法使用的材料也很容易获得，另外，也可通过设计，拦住某些不需要的“骗子”分子。

科学家表示，该噬菌体的生命周期仅为10分钟，是已知噬菌体中生命周期最短的。PACE系统使用大肠杆菌的宿主细胞作为制造噬菌体细胞的工厂，使用噬菌体的基因编码让生物分子繁殖，生成所需要的蛋白质。

科学家在《自然》杂志上写道：“实验室进化已制造出很多具有特定性能的生物分子，但一轮变异、基因表达、筛选或选择、复制过程一般耗时几天甚至更长时间，而且需要人为干预。既然进化成功与否主要取决于最终进化出的轮数，因此，一种让实验室进化更快速进行的方法能显著增强其效率。”（刘霞）

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《自然》发表论文摘要（英文）

http://www.nature.com/nature/jou ... bs/nature09929.html