合成生物学及青蒿素合成课件.ppt

合成生物学及青蒿素合成 组员：张玉军 王烨 齐培羽 Contents 合成生物学概述 1 合成生物学原理 2 青蒿素的合成 3 4 IGEM大赛 生命1.0版本 早在36亿年前，微小的生命就已经诞生，他们通过自我复制繁殖个体，并在遗传变异和自然选择下进化成了今天成百上千的物种 生命学家将这种自然演化的有机体称为生命1．0版本 生物大家族中的新成员 不过现在，将会有一些新成员加入到这个生物大家族。在过去这些年里，科学家一直在尝试从零开始制造全新的生命形式——用化学物质造出合成ＤＮＡ（脱氧核糖核酸），由ＤＮＡ合成基因，再由基因形成基因组，最终在实验室造出全新生物体的分子系统，而这种生物体在自然界从未出现过。 ??? 由基因工程到合成生物学 ??? 自人类基因组测序完成之后，自然演化的有机体的基因组图谱正在以前所未有的速度被绘制完成，而其中的遗传密码也将被逐渐解开。合成生物学家认为，他们可以利用这些已知信息来设计、打造新生命形式。 在过去，遗传工程一直拘囿于对已有的遗传密码进行简单修补改造，比如从一种细菌中提取一个基因，然后植入玉米或猪的染色体。而合成生物学所要打造的生命种类是全新的——它不是任何一个原始母细胞的后裔，也没有哪个物种是它的祖先。其实在本质上，这是一个逆自然的过程。 什么是合成生物学？ (1)新的生物零件、组件和系统的设计与建造; (2)对现有的、天然的生物系统的重新设计 合成生物学的定义 Systems Parts Fabrication Design Tools Registries Synthesis Measurement Applications The Goal 标准化 底盘机架 合成生物学的学科基础与应用范围 数 学 物 理 学 工 程 学 生 物 学 计算机科学 化 学 信 息 学 合成生物学 生物 质能 生物医学 环境修复 精细 化学品 食品 原料 生物材料 生物传 感器 生物 计算机 应用 合成生物学应用 —— 对现有的、天然的生物系统的重新设计 青蒿素的生物合成 青蒿素是当今普遍使用的最有效抗疟疾药物，与从植物青蒿中直接提取青蒿相比，通过生物工程菌如酵母发酵生产青蒿素，成本低很多。不仅如此，合成生物学的发展不仅使得青蒿素的合成工艺更加简单，而且也有助于扩展这种药物的药效。 美国科学家合成青蒿素的前体物质青蒿酸 美国加利福尼亚大学伯克利分校化学工程学的教授Jay Keasling及其同事最近成功地用转基因酵母合成了青蒿素的前体物质———青蒿酸，有望大幅增加青蒿素产量，有关论文发表在《自然》杂志上。 青蒿素的生物合成 The process for the microbial production of artemisinin. Using synthetic biology 通过植物青蒿的amorphadiene 合成酶( ADS)密码子优化、共表达SOE4 操纵子( 编码DXS、IPPHp 、IspA) 以及引入异源的酵母菌甲羟戊酸途径等途径, 提高了amorphadiene 的产量。对于酵母菌, 主要工作包括改造FPP 合成途径,引入植物青蒿的amorphadiene 合成酶( ADS)基因, 克隆青蒿类植物转化amorphadiene 为青蒿酸的细胞色素P450 氧化还原酶等。 改造后的菌株使青蒿酸的合成能力大大提高。上述结果可望以低成本生产抗疟疾药物, 用于第三世界地区的疾病治疗。 * 什麼是IGEM?? 国际基因工程机器大赛IGEM IGEM是International Genetically Engineered Machine competition（国际基因工程机器大赛）的缩写，是国际上合成物学领域的顶级大学生科技赛事。合成生物学史近年来生命科学领域的新兴方向，其目标是希望通过重组现有的基于DNA序列的功能组件，如调控序列，RNA，蛋白质等，实现对生命科学研究或者对生产生活有意义的新的菌种。这个方向直接搭建起了基础生物研究和生产生活实践之间的桥梁，有些成果甚至直接转化成产品，所以同时受到了学术界和工业界的关注。 Timeline 2004MIT class 2005 MIT class 2006