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在生命科學領(lǐng)域,基因合成的功效確實不少

更新時間:2022-03-28      點擊次數(shù):2197
   基因是攜帶遺傳信息的DNA序列,通過轉(zhuǎn)錄和翻譯,指導蛋白質(zhì)合成表達個體攜帶的遺傳信息,調(diào)控生物性狀表達。基因合成的吸引人之處在于,它可以人為操作,創(chuàng)造自然界中不存在的新基因,為人類改造生物開辟新途徑。在生命科學領(lǐng)域,基因合成的應用初步體現(xiàn)在核酸疫苗、人工生命、生物醫(yī)藥、臨床治療等多個方面。

  基因合成的主要功效
  一、進行基因優(yōu)化,增強基因表達
  蛋白質(zhì)由基因翻譯,基因結(jié)構(gòu)影響蛋白質(zhì)的表達,優(yōu)化基因有利于提高蛋白質(zhì)的表達效率,通過人工合成基因,合理權(quán)衡和優(yōu)化參數(shù)組合,是特定蛋白質(zhì)最高的效率。
  二、合成已知序列難以擴增的基因
  PCR是核酸的體外擴增技術(shù),作為最基礎的分子生物學技術(shù)之一,在許多領(lǐng)域得到廣泛應用。但實際上,我們經(jīng)常遇到難以擴增的DNA靶序列,就像富含高GC含量、重復序列和發(fā)夾等特殊結(jié)構(gòu)的基因一樣。對于這樣困難的基因,通過人工合成,可以建立自然條件下難以獲得的基因序列。
  三、合成微芯片大量使用的cDNA
  目前,cDNA芯片主要應用于基因表達檢測,具有高通量的優(yōu)勢,可以定量監(jiān)測大量的基因表達水平,從而有助于科研人員基因功能的挖掘、疾病機制的發(fā)現(xiàn)、治療診斷等。其原理是以目標序列為探針,用芯片斑點測量儀噴涂到特定基質(zhì)上。由于探針長度不同,大小不同,雜交條件也不同,傳統(tǒng)克隆方法工作量大,費用高,實驗周期長,但人工合成cDNA探針可以有效節(jié)約時間,提高實驗效率。
  四、克隆小鼠抗體或重組抗體
  除雜交瘤技術(shù)生產(chǎn)抗體外,目前還采用重組抗體或基因工程抗體技術(shù),通過體外合成表達基因得到單克隆抗體。基本步驟為:人工重組目的基因,將基因亞克隆到表達載體中,轉(zhuǎn)化細菌,誘導表達,最終純化得到蛋白質(zhì)。
  五、設計合成基因疫苗、基因治療載體
  基因疫苗是由編碼某種抗原的外源基因和質(zhì)粒載體重組構(gòu)建真核表達載體,通過肌肉注射等直接導入動物細胞后,利用宿主細胞的蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)合成外源抗原蛋白,在宿主細胞中誘導對該抗原的體液和細胞免疫應答,從而預防疾病基因治療用載體本身為DNA,根據(jù)來源分為質(zhì)粒載體、噬菌體、病毒載體等,根據(jù)用途分為克隆載體或表達載體。
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