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基因合成方法及应用

基因合成简介

在过去的几十年中,基因合成和组装技术得到了快速的发展。从20世纪60年代起,我们从能够合成100bp一下到合成超过100万bp的基因。基因合成方法和应用在代谢通路合成、基因网络构建和疫苗设计。然而,目前的基因合成方法仍就有一定的局限性和不完善性,例如,在基因合成过程中的低产量、高错误率以及较差的拓展性。

基因合成方法
江苏快3刘军在线计划 基因合成的方法不能互相替代,以及每一种方法可以在不同的实验中进行应用。下面对几种常见的基因合成方法进行一个概述:

  1. 固相合成
    传统的寡核苷酸合成使用的是使用微升体积的溶液在小柱上进行合成。寡核苷酸合成通过在合成链的末端逐个添加核苷酸单体。每个寡核酸的合成包含了四个步骤:脱保护、偶联、封闭和氧化。序列的完整性和合成的生产力阻碍了产品长度长于200bp,因此这个方法普遍限制了DNA序列的长度。这种方法最主要的优势是有很高的准确性,这也让人们接受了这种方法的高成本和低输出。
  2. 芯片DNA合成
    顾名思义,芯片DNA合成就是利用微阵列芯片利用一系列电化学技术合成DNA的技术。不同种类的核苷酸能够在芯片的不同的特定位置被合成出来,被称为寡核酸池。遵循着这个分段合成方法,基因片段在寡核酸池中被扩增,接下来聚合以及组装到已经完成的产品中。芯片DNA合成方法比固相合成更加的便宜,能够产生更大数量的目标基因,但是这种方法的准确性并能与其相比。
  3. PCR合成
    PCR方法产生的基因片段可以通过各种细胞系统来完成。例如,使用酵母系统,通过使用不同切口标记酶和标签,不同的基因能够被添加到酵母的染色体上。由于其具有能够在目标基因组上插入基因的特质,因此在染色体可以容纳的程度下,没有长度的限制。这种方法在合成长基因片段时有较好的的效果,在细胞系统的帮助下,基因序列的准确性能够得到保证。

基因合成应用

基因合成在很多领域都具有广泛的应用,包括从基因环路到代谢的提高等更多的方面。随着我们技术的进步记忆我们队基因合成的理解的加深,科学家们能够修改和设计基因。科研人员已经能够合成和组装一个基因长度超过100kbp的基因片段。当将其插入到一个缺乏自身基因物质的宿主细菌中时,细菌就能够成功的产生新的细胞。
江苏快3刘军在线计划 基因合成方法甚至能够被用于构建在活的细胞中构建新的代谢系统。例如,Jay D. Keasling在大肠杆菌中构建了一个新的代谢通路并在酿酒酵母中生产青蒿素,这是一些抗疟疾药物的一个重要组成部分,这种方法也使青蒿素生产成本降低了10倍,因此可以表明基因合成在医药和无数的其他领域具有更大的潜在作用。

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