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!