揭穿谣言,Nature用科学告诉你转基因食品可以吃了

Nature告诉你,转基因食品可以吃了?问题一: 转基因农作物为什么饱受争议?转基因农作物,往往不是由于转基因本身,而是当我们转入杀虫基因的同时,也赋予了自然界一个自然选择的过程,害虫的耐药性的出现,从而不断的提高人们农药的施加用量,从而增加农药残留。转基因农作物导入杀虫基因,从而可以提高农作物的杀虫特性,然而害虫自身耐药性的出现,导致转基因效果的损失。然而来自美国哈佛大学David Liu 实验,近期在Nature上发表的文章,科学家们,改造了杀虫基因活性,提高了355倍。

问题二:毒素基因是如何发挥功能的?在农作物中表达 Bt毒素基因,是农业防虫的有效手段,产生了巨大的经济和环境价值,据不完统计,从1996-2013年增加了农业上78million 美元的产出。然而,Bt毒素的耐药性也逐渐成为令人头痛的问题。Bt毒素主要是与昆虫中肠细胞表面受体相互作用,导致细胞膜上孔的形成,进而引起细胞死亡。Bt毒素的抵抗主要是由于昆虫细胞下调或者突变这些受体基因。科学家们猜想也许可以通过人为进化Bt毒素基因,进而增强Bt基因的活性,或者改变bt基因特异性,从而增强害虫杀伤的效果。问题三:科学家们,如何进行蛋白改造?这里首先跟大家介绍一个名词“phage-assisted continuous evolution”(PAGE),噬菌体辅助连续进化系统,可以快速进化超过500代突变,选择,扩增过程。问题四:那么什么是PAGE?如上图,这里AP指的是噬菌体传播的辅助质粒,MP质粒是突变质粒,可以控制突变的水平。SP质粒是含有基因基因的质粒。当target可以和进化基因结合的时候,两者可以促进ecoliRNAP促进下游的转录,从而表达M13 III基因,在有这个基因的时候,就可以形成完整的噬菌体,从而侵染周围的细菌,扩大具有高活性的突变蛋白的数目,随着代数的增加,我们就可以筛选到具有高亲和活性的质粒。问题五:有没有什么范例可以证明这个系统是work的?科学家们以SH2 domain作为target,另外一端是HA4 抗体,可以发现可以产生非常大转录激活。而低活性的HA4,则不能够很好的激活。这一系统应用于筛选那?科学家们选择了将抗体进行一个点突变,从而可以很高的降低相应的活性,可以看到经过突变筛选后,可以很高的恢复活性。问题六:如何将PAGE系统应用于毒素基因的筛选?科学家们选择Cry1AC作为筛选的基因,看是否能结合一种蛾子中的受体TnCAD。Cry1AC野生型结合TBRs基因,TBRs与目的受体TnCAD在7个不同的氨基酸位置有着不同,为了引入筛选的中间阶段,科学家们,引入TBRs的4个氨基酸到TnCAD中,形成中间阶段。然后与TnTBR的不同片段进行初筛,看到包含有3个domain的可以微弱的结合。因此选择TnTBR3-F3作为中间目的筛选基因。然后科学家们,进行了4个阶段的筛选。对最终获得的突变体,科学家们进行了测序,寻找到了22个一致突变的位置。

最终科学家们,获得了极高活性的毒性蛋白。问题七:这一工作对我们有什么启发?1. 工具的重要性科学家们,开发了快速进化的系统,从而可以极高的速度和活性鉴定出来,相应的高强度蛋白。2. 研究的系统性不积跬步,无以至千里,通过检索David Liu的publication,可以看到他在这一领域,耕耘了很久,硕果累累,同时在CIRSPR等领域也收获很多,积累就是有真正的产出!

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