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Puriney's Notes

Puriney=purine+Y, my Wonderland

 
 
 

日志

 
 

【bio】iGEM_WHU_2011火力全开  

2011-09-26 17:43:48|  分类: Bio |  标签: |举报 |字号 订阅

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iGEM_whu_2011将会在今年10月15日赴HKUST参加iGEM亚太地区盛会[1],与全亚太地区来自其他顶尖学府共46支团队同台竞技。(下图是今年igem亚太地区logo)

【bio】iGEM_WHU_2011火力全开 - Puriney - Puriney的记事簿
 

毕竟平日里本科生被日常课程、实验室实验、鸡阿姨等折腾的燋头烂额,研究生又多埋头于自己所谓的科研课题,恐怕没有多少人知道iGEM的存在。但是无奈的是,院内诸多本科生竟然并不知晓今年武大(以生科本科生为主)参加了iGEM?昨日看见各种人人状态,本人一边感叹“终于有本科生开始宣传iGEM”了,另一边唏嘘本科生们竟然不知道真实发生在自己身边的超学术社团?也不知道院里投了这么多钱赞助iGEM-WHU?列位浪费了多好的机会呀!参加iGEM可比在实验室打杂、GRE考1500超值多了!毕竟以后列位出国了去研究机构了是去做研究的,而不是单纯刷试管、单纯配试剂、单纯炫英语的。

这么好的东西,有必要给个侧重在生物方面的fast review,抛砖引玉,让大家一窥iGEM究竟是什么?什么是合成生物学?什么是人造生命?什么是基因组学未来必然趋势?

iGEM的全程是International Genetically Engineered Machine competition。基因、工程是关键词。这是一场主要面向全球高校本科生的“学术party”,将合成生物学这一热门学科带进高校,主要给本科生提供展示想象力和科研创造力的舞台。在这里,谁说本科生干不出大事业?在这里,只有你想不到,没有你做不到。(下图为全球igem注册情况) 
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那iGEM的核心,合成生物学,是什么?这是一门高度多学科交叉的热门科学,融合了生命科学、数学建模和统计、编程、工程学。生命科学提供课题原理、机制,数学建模和统计可以模拟和预测基因调控关系、编程快速分析、工程学思想提供基因回路设计框架。(下图为2011年9月2日Science关于synbio的专刊)

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如果说计算机大赛的玩具是代码、数学建模大赛的玩具是公式,那iGEM的玩具就是biobrick(生物砖)。这是合成生物学不同于其他遗传、基因工程的最大亮点。每个基因或者基因调控元件被标准化为一块“基因乐高积木”。可以发挥你的想象力,构建一座华丽的基因大厦,赋予生命新的功能。(下图为2007年iGEM上PKU设计的on-off开关并在2010年nature发表) 
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还记得微生物实验课上用E.coli在平板上简单涂布写字?弱爆了,在iGEM你可以制作E.coli自拍照片![2]

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觉得E.coli养起来太难闻而不愿进微生物实验室?hold住,在iGEM你可以养迷人香蕉味的E.coli![3]

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觉得细菌们几乎都是清一色太丑?not fashion,在iGEM你可以养七彩色的E.coli![4]
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还有更多,还有更多……


重金属环境检测等各类biosesor,赋予E.coli人性、生物学里的电子振荡器(oscillator)等各色电子元件、构建最小基因组(essential genes of minimal genomes)等等。不过可惜的是,这些都挺犀利的想法,但都已经是iGEM历年的话题。新的iGEM世界大门为你打开,等待你们谱写新的画卷。

跳出iGEM小圈子,来到大学科,合成生物学。总的来说,合成生物学对生命有新的解读和理解。生命,非常像一台机器。基因组作为软件、细胞器进而到组织作为硬件。每个生命都是一台不可思议的机器。大家学生物,归根结底不就是想理清楚这台机器的运作原理么?基因功能分析、蛋白质功能分析,不就是为了测评机器部件的工作状态么?最小基因组(p.s.现在改口叫做essential genes of minimal genomes)不就是测评机器运转的最低配置么?等等……

更重要的是,这门学科将这种理念付诸实践。之所以说这才是重点,是因为生物上早有这个思想。也许你在分子生物学课上会听到老师说某某蛋白recruit了某某组成machinery。可仔细想想既然是machinery,那就应该可以人工优化改造改进。但是分子生物学里有后话了么?貌似没有。相比之,合成生物学学术界犀利的斯坦福少年Drew Endy说:"If you consider nature to be a machine, you can see that is not perfect and it can be revised and improved. "

太多脑残甚至被人骂做不务实的想法,带来了太多新奇的发现。不知你想过没有,终止密码子有三种,可是如果把所有的终止密码子替换成一种,生命会完蛋么?哈佛的老头George Church就做了这么件事情。[6] 

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太多新奇的发现越发促进了太多不可思议的创造。你想一个生命的基因组里“刻有”自己的名字么?曾经帮助人类基因组计划大步提前完成的“半神半人”的Craig Venter人工合成细菌,取名Synthia,在其基因组里加入了自己的名字。[5] 鉴于最近一项名字为AEGIS(six-letter Artificially Expanded Genetic Information Systems)的科研项目正在启动,未来出现DNA是六种碱基的生命也不是怪事。也许若干年后出现Synthetica,打破Bacteria、Archaea、Eucarya三足鼎立局面的教科书,可千万不要惊讶。
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太多不可思议的创造了结了太多曾经不可能的遗憾。最近吵的火热的青蒿素和所谓离“诺贝尔”最近一步,让人惋惜。因为发现有效药物是一回事,生产药物又是一回事,毕竟工业化制造青蒿素是非常困难的事情(一窥红豆杉便知)。而2006年来自UC Berkeley的大叔J.D. Keasling(右下图)赋予了yeast合成青蒿素前体的功能,此前体经过简单后期化学处理就可以得到青蒿素。这样在抵抗疟疾上合成生物学写下光辉一笔。[7]

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太多被了结的遗憾孕育太多等待书写的新未来。石油能源有朝一日必会枯竭,生物替代能源必主导能源世界。以后开车不再加汽油,而是加废报纸。Tulane University的团队已经实现了这一想法[13]。也许你知道用粮食来发酵产酒精,但那都弱爆了。想想苦难中的几内亚坦桑尼亚没有饭吃的儿童吧。所以合成生物学家们正在利用纤维素作为原材料,不仅仅是产生能源,更加是高效生产能源。[8-12]
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如果你觉得这些都挺好玩的,那就关注iGEM吧!上述的一切以及未来的更多精彩未知数,都会浓缩在iGEM这个party里!
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p.s. 很多项目和观点鉴于篇幅限制都没有展开。国外做这些的人很多,在加州抓起来一大把,日后列位出国可以往那里奔。国内也有部分人在做,相对成熟的有中科大、天津大学等,不过能方便大家迅速参与的科研机构首推华大基因研究院合成生物学单元(Unit of Synthetic Biology at BGI即USB@BGI)。武大和华大有创新班联合培养,每年暑假7月底8月初BGI会组织夏令营活动。USB@BGI的团队也很有爱,首推其Leader(美女+才女)以及全才型大号正太。

p.p.s. 武大生科做这个的人屈指可数。2010年邹士杰组了武大第一支iGEM团队,种种原因没有得到院里赞助。今年2011年终于如愿以偿,有了第一支参加iGEM的团队。教师领队是可爱的谢志雄老师,Leader是08级的张超吧?

 

-- end && reference

可以这么说,如果你是一名功力的科研者,那做synbio吧,发的文章都必须高质量,因为这是基因组学的未来和必然趋势。

[1] http://2011.igem.org/Regions/Asia/Jamboree 
[2] 2004 UCSF/UC Austin: http://partsregistry.org/cgi/htdocs/SBC04/austin.cgi 
[3] 2006 MIT: http://openwetware.org/wiki/IGEM:MIT/2006/Blurb 
[4] 2009 Cambridge: http://2009.igem.org/Team:Cambridge 
[5] Gibson, D. G., Glass, J. I., Lartigue, C., Noskov, V. N., Chuang, R. Y., Algire, M. a, Benders, G. a, et al. (2010). Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome. Science, (May). doi:10.1126/science.1190719 
[6] Isaacs, F. J., Carr, P. a, Wang, H. H., Lajoie, M. J., Sterling, B., Kraal, L., Tolonen, a C., et al. (2011). Precise Manipulation of Chromosomes in Vivo Enables Genome-Wide Codon Replacement. Science, 333(6040), 348-353. doi:10.1126/science.1205822 
[7] Ro, D.-K., Paradise, E. M., Ouellet, M., Fisher, K. J., Newman, K. L., Ndungu, J. M., Ho, K. A., et al. (2006). Production of the antimalarial drug precursor artemisinic acid in engineered yeast. Nature, 440(7086), 940-943. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1038/nature04640 
[8] Bond-Watts, B. B., Bellerose, R. J., & Chang, M. C. Y. (2011). Enzyme mechanism as a kinetic control element for designing synthetic biofuel pathways. Nature chemical biology, 7(4), 222-7. Nature Publishing Group. doi:10.1038/nchembio.537 
[9] Ha, S.-jin, Galazka, J. M., Rin, S., Choi, J.-ho, Yang, X., & Seo, J.-ho. (2010). Engineered Saccharomyces cerevisiae capable of simultaneous cellobiose and xylose fermentation. PNAS, 1-6. doi:10.1073/pnas.1010456108/-/DCSupplemental.www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1010456108 
[10] Schirmer, A., Rude, M. a, Li, X., Popova, E., & del Cardayre, S. B. (2010). Microbial biosynthesis of alkanes. Science (New York, N.Y.), 329(5991), 559-62. doi:10.1126/science.1187936 
[11] Weeks, A. M., & Chang, M. C. Y. (2011). Constructing de novo biosynthetic pathways for chemical synthesis inside living cells. Biochemistry, 50(24), 5404-18. doi:10.1021/bi200416g 
[12] Ro, D.-K., Paradise, E. M., Ouellet, M., Fisher, K. J., Newman, K. L., Ndungu, J. M., Ho, K. A., et al. (2006). Production of the antimalarial drug precursor artemisinic acid in engineered yeast. Nature, 440(7086), 940-943. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1038/nature04640 
[13] http://tulane.edu/news/newwave/082511_fuel.cfm  

last echo

本来着实不想写这种玩意,但是看着iGEM_WHU自己未完的粗糙主页,不知道是不是会桑到不少新生那好奇的心。

iGEM_WHU_2011,祝好

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