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科学小故事(1)小小本科生,参与生命“大工程” 精选

已有 7197 次阅读 2014-3-29 10:38 |个人分类:名人轶事|系统分类:人物纪事| 基因组, 学生

我这里要特别介绍的是两位在美国实验室工作的“高级打工者”,但他们实际上还只是没有多少学术造诣的生物学本科生,其中一位堪称美女(见下面的照片),她的名字叫卡特丽娜 · 克拉维里(Katrina Caravelli),我称她为“夏娃”,另一位男生没有照片,不知是否够得上帅男的称号,他的名字叫詹姆斯 · 庄(James Chuang),我称他为“亚当”。

 

 

我之所以把他们戏称为现代版的“亚当”与“夏娃”,是因为他们的工作也像传说中的亚当和夏娃一样是“生命的缔造者”,只不过他们不是通过“结婚生子”,而是借助人工高科技手段——合成生物学技术。还在6年前的2008年,他们就作为同一批实习学生进入约翰 · 霍普金斯大学Jef Boeke的实验室协助组装酵母染色体基因组,给他们布置的任务是每人要在一个学期内完成1万个碱基的酵母DNA组装。作为本科生,还未毕业就有机会进入前沿科学领域,这对他们而言是匪夷所思的。正如“夏娃”后来回忆说:“我当初真的没想到它的潜力如此之大,而且我居然还能在其中做点工作”。

他们的工作流程是:从DNA合成公司购买已知序列的酵母DNA片段, 将预先设计好的DNA片段混合在一起,待它们通过末端重复序列配对后,再用连接酶使之黏合成较长的DNA构件。当确认构件的序列正确无误后,即可将其引入大肠杆菌(转化)进行复制,从而得到若干多拷贝的组装DNA(克隆)。这个过程看起来简单,但要每步都能成功也不是太容易。“夏娃”在一开始就遇到有时携带酵母DNA的细菌不能生长的困难,但她很享受在解决问题的过程中体会的酸甜苦辣,因为“这个试错过程让你不得不像科学家那样思考”。

他们当初的具体任务是完成酵母第8号染色体的组装,用来进行最初组装的是16个长度为75个碱基的DNA片段,配对及连接而成的DNA构件长度为750个碱基。如果他们要胜任这些工作,必须熟练掌握一些基本的分子生物学技术,如聚合酶链反应(PCR)和分子克隆等,可见参与这个实验并不是“低级打工”那么简单。

接下来的工作是将上述DNA构件放进酵母细胞,继续组装成更大(3千个碱基)的“小块”,经过不断添加,最后打造成完整的8号染色体。这项浩大的工程目前正在由约翰 · 霍普金斯大学女研究生Jing-chuan Luo(骆静川)顺利实施。由于Broeke实验室这个专门课程的成功,他们现已在3所不同的大学开课,但学生的任务也加重了:从购买的750个碱基的小片段装配成3千个碱基的大片段,最后连成1万个碱基的构件,而且每个学生的工作量是完成3万到5万个碱基的装配。

如今,“夏娃”已经成为纽约大学Boeke实验室的高级实验员,而“亚当”已是波士顿大学生物医学工程研究生。

 

本文参考Elizabeth Pennisi. Student assembly drives yeast project. Science 343, 28 Mar 2014一文编译并改写,照片转载自原文。

 




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