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检测工程代谢途径的新方法
2019-06-13 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:规划战略与信息中心
    

  细胞工厂可以被用于创造复杂的分子,合成生物学家通过重新设计细胞使这些分子满足特定需求,包括药物和能量应用。但是,试错过程既困难又耗时,并且还要与细胞的其他产物和过程竞争。
  201965日《科学进展》报道,美国西北大学结合无细胞蛋白质合成和自组装单层解吸电离质谱(self-assembled monolayer desorption ionizationSAMDI)两种最先进的研究方法,创建一种快速、有效的方法来设计和分析代谢途径。研究者表示,通过这两种方法,可以在一天内建立数千种潜在混合物生产路径并对其进行全面测试,为合成生物学家提供新的见解和设计规则。 

图|CC0 Public Domain 

  无细胞蛋白质合成 

    细胞通过酶制造复杂的分子。研究者模仿这个过程,需要先确定代谢途径,弄清楚需要的酶,再通过设计细胞(通常是细菌细胞)来制造酶从而产生目标分子。这个过程需要数天时间来设计并测试结果。此次,研究者开发了一种无细胞蛋白质合成过程,它只产生制造目标分子所需的酶,不必使用整个细胞。无细胞系统基于鸡尾酒的方法实现了前所未有的设计自由度,扩展了天然生物催化剂的能力。 

  SAMDI快速分析 

   创建蛋白质合成解决方案,如果手动测试其有效性将耗费大量时间。SAMDI质谱仪可以快速而廉价地测量生化反应,可以在一天内轻松测试10,000个反应混合物,以确定合成了哪些分子以及分子的产量。此外,该方法允许观察反应中存在的所有分子,包括不在预期设计范围内的分子。这是一个强大的科学工具,可以提示这些反应是如何在细胞中达到平衡的。 

  创建细胞工厂 

  为了证明这种方法,研究人员合成了羟甲基戊二酰辅酶AHMG-CoA),这是一种常用的代谢产物,被用于合成许多复杂分子,包括一类称为类异戊二烯的重要分子(包括类固醇和抗癌药物),并映射超过800个独特的反应条件。
    由于SAMDI方法为每个测试创建了多个数据点,研究人员将进一步采用更多的机器学习和人工智能方法,帮助分析和理解所有数据。 

  来源:中科院生物科技战略情报 

 

  编辑:规划战略与信息中心 图书馆

  信息来源:https://mp.weixin.qq.com/s/IdV0tmk7lNtE8TMHafL91A

 

 
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