近日,我校校友符军博士和卞小莹在《自然-生物技术》发表的论文中介绍了基于RecET的直接克隆技术。这项基于RecET的直接克隆技术结合高通量DNA测序技术,为生命科学研究提供了有力的工具。
传统的DNA同源重组一般使用大肠杆菌 lambda噬菌体Red 操纵子中的 Red-alpha, Red-beta 和 Red-gamma 来实现线性DNA片段和环状DNA之间的重组,这项由张友明博士在1998年开发的技术已经被广泛应用。大肠杆菌中的Rac 前噬菌体也包含跟Red-alpha和Red-beta 功能相似的一对蛋白 RecE和 RecT ,RecE全长866个氨基酸,最后260个氨基酸具备核酸外切酶活性。以前的研究发现从氨基端去掉功能不明确的588个氨基酸比全长的RecE更能有效地进行同源重组,但是效率仍然不如Red体系效率高,所以RecET体系没有得到广泛应用。符军博士和张友明博士发现了Red体系和RecET体系有着本质的区别,Red体系对于催化线性分子和环状分子之间的重组更为有效,而RecET体系 能高效的催化两个线性DNA分子的同源重组。研究协作组及时将这个发现转化为直接克隆技术,他们从纯化的发光杆菌的基因组DNA上直接克隆了十个未知的天然产物的生物合成基因簇, 这十个基因簇最小的为10kb,最大的达52kb。 最终,他们将这十个基因簇在大肠杆菌中表达,鉴定了其中两个基因簇的产物。
基因克隆技术是生物科学研究最基本的方法之一,但是基于PCR和DNA人工合成的克隆技术受片段大小的制约,一般很难突破20kb。柯斯质粒基因文库构建费时费力,克隆片段不能超过45kb。细菌人工染色体(BAC)基因文库的构建可以获得200-300kb的基因组DNA,但是这项技术一般只有在比较专业的实验室才能实现。
直接克隆技术可以从原始基因组DNA制备中直接克隆大的DNA片段,越过了繁琐的DNA文库构建工作,意义重大,因此《Nature Biotechnology》在杂志封面对该成果做了重点推介。 应期刊编辑邀请,同行专家在同期《Nature Biotechnology》发表了题为“Direct cloning of large genomic sequences”的评论, Nature另一子刊《Nature Methods》的编辑发表了题为“Capturing sequences for bioprospecting”的评论。德累斯顿工业大学,萨尔大学和德国亥姆霍兹感染研究中心对该项研究成果进行了重点报导,德国相关媒体予以转载或跟进报导,例如德国科学研究(Research in Germany – Land of Ideas) 和德国药业报等(Pharma Zeitung)。
符军博士毕业于我校,现在德国德累斯顿工业大学生物技术中心基因组研究所工作, 主要从事同源重组技术研究和开发,并研究转基因技术和基因打靶技术,以及细菌次生代谢基因簇克隆,修饰和异源表达工作。
卞小莹是我校吴文君教授的硕士研究生, 于2008年由国家留学基金委公派到德国亥姆霍兹感染研究中心暨德国萨尔大学攻读博士学位,现在主要从事天然产物及其组合生物合成研究。
张友明博士是德国基因桥公司 ( Gene Bridges )的创办人之一,并任公司科研主管。 他首创了基于噬菌体重组酶的DNA克隆技术,是生物技术的一个里程碑 。张友明博士在2011年曾来我校讲学交流。
论文:Jun Fu, Xiaoying Bian, Shengbiao Hu, Hailong Wang, Fan Huang, Philipp M Seibert, Alberto Plaza, Liqiu Xia, Rolf Müller, A Francis Stewart & Youming Zhang (2012) Full-length RecE enhances linear-linear homologous recombination and facilitates direct cloning and bioprospecting, Nature Biotechnology, 30, 440-446. [Impact factor = 31.090]
论文地址1(Nature网):
http://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/abs/nbt.2183.html
论文地址2 (科学网文献):
http://doc.sciencenet.cn/DocInfo.aspx?id=10655
同期《Nature Biotechnology》选择的封面照片是为了重点介绍该项研究成果:
http://www.nature.com/nbt/journal/v30/n5/covers/index.html
同期《Nature Biotechnology》发表的评论:
http://www.nature.com/nbt/journal/v30/n5/full/nbt.2207.html
《Nature Methods》编辑发表的评论:
http://www.nature.com/nmeth/journal/v9/n6/full/nmeth.2061.html
《德国科学研究》转载的报导,标题为Direct access to desired genes “直接获取想要的基因”
http://live.rig2012.aperto.de/98606/2012-05-15-direct-access-to-desired-genes.html
《德国药业报》转载的报导, 标题为Naturstoffe einfacher untersuchen “天然产物发掘利用更容易了”
http://www.pharma-zeitung.de/naturstoffe-einfacher-untersuchen.4322.php
终审:杨耀荣