合成生物学及青蒿素合成
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•改造后的菌株使青蒿酸的合成能力大大提高。上 述结果可望以低成本生产抗疟疾药物, 用于第三世 界地区的疾病治疗。
什麼是IGEM??
国际基因工程机器大赛IGEM
IGEM是International Genetically Engineered Machine competition（国际基因工程机器大赛）的缩写，是国际上合 成物学领域的顶级大学生科技赛事。合成生物学史近年来生命 科学领域的新兴方向，其目标是希望通过重组现有的基于DNA 序列的功能组件，如调控序列，RNA，蛋白质等，实现对生命 科学研究或者对生产生活有意义的新的菌种。这个方向直接搭 建起了基础生物研究和生产生活实践之间的桥梁，有些成果甚 至直接转化成产品，所以同时受到了学术界和工业界的关注。
青蒿素的生物合成
• 青蒿素是当今普遍使用的最有效抗疟疾药 物，与从植物青蒿中直接提取青蒿相比， 通过生物工程菌如酵母发酵生产青蒿素， 成本低很多。不仅如此，合成生物学的发 展不仅使得青蒿素的合成工艺更加简单， 而且也有助于扩展这种药物的药效。
青蒿素的生物合成
美国科学家合成青蒿素的前 体物质青蒿酸
合成生物学及青蒿素合成
Contents
1
合成生物学概述
2
合成生物学原理
3
青蒿素的合成
4
IGEM大赛
生命1.0版本
• 早在36亿年前，微小的生命就已经诞 生，他们通过自我复制繁殖个体，并 在遗传变异和自然选择下进化成了今 天成百上千的物种
• 生命学家将这种自然演化的有机体称 为生命1．0版本
生物大家族中的新成员
美国加利福尼 亚大学伯克利分校 化学工程学的教授 Jay Keasling及 其同事最近成功地 用转基因酵母合成 了青蒿素的前体物 质———青蒿酸， 有望大幅增加青蒿 素产量，有关论文 发表在《自然》杂 志上。
The process for the microbial production of artemisinin. Using synthetic biology
16
• 自人类基因组测序完成之后，自然演化的有机 体的基因组图谱正在以前所未有的速度被绘制完 成，而其中的遗传密码也将被逐渐解开。合成生 物学家认为，他们可以利用这些已知信息来设计、 打造新生命形式。
• 在过去，遗传工程一直拘囿于对已有的遗传密 码进行简单修补改造，比如从一种细菌中提取一 个基因，然后植入玉米或猪的染色体。而合成生 物学所要打造的生命种类是全新的——它不是任 何一个原始母细胞的后裔，也没有哪个物种是它 的祖先。其实在本质上，这是一个逆自然的过程。
• 不过现在，将会有一些新成员加入到这个 生物大家族。在过去这些年里，科学家一 直在尝试从零开始制造全新的生命形式— —用化学物质造出合成ＤＮＡ（脱氧核糖 核酸），由ＤＮＡ合成基因，再由基因形 成基因组，最终在实验室造出全新生物体 的分子系统，而这种生物体在自然界从未 出现过。
由基因工程到合成生物学
•通过植物青蒿的amorphadiene 合成酶( ADS)密码 子优化、共表达SOE4 操纵子( 编码DXS、IPPHp 、 IspA) 以及引入异源的酵母菌甲羟戊酸途径等途径, 提高了amorphadiene 的产量。对于酵母菌, 主要 工作包括改造FPP 合成途径,引入植物青蒿的 amorphadiene 合成酶( ADS)基因, 克隆青蒿类植 物转化amorphadiene 为青蒿酸的细胞色素P450 氧化还原酶等。
什么是合成生物学？
合成生物学的定义
(1)新的生物零件、组件和系统的设计与建造; (2)对现有的、天然的生物系统的重新设计
The Goal
Design
Parts & Fabrication
Systems
Applications QuickTime?and a Video d ecompressor are need ed to see this p icture .
Tools
Registries Synthesis
Measurement
➢标准化 ➢底盘机架
合成生物学的学科基础与应用范围
生物
生物 质 能 计算机
生物传 感器
应用
生物材料
精细 化学品
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环境修复
食品 原料
合成生物学
信
计 生工 物
息化 算 物程 理 数
学 学
机 科 学
学学 学
学
合成生物学应用
—— 对现有的、天然的生物系统的重新设计
什麼是IGEM??
国际基因工程机器大赛IGEM
IGEM是International Genetically Engineered Machine competition（国际基因工程机器大赛）的缩写，是国际上合 成物学领域的顶级大学生科技赛事。合成生物学史近年来生命 科学领域的新兴方向，其目标是希望通过重组现有的基于DNA 序列的功能组件，如调控序列，RNA，蛋白质等，实现对生命 科学研究或者对生产生活有意义的新的菌种。这个方向直接搭 建起了基础生物研究和生产生活实践之间的桥梁，有些成果甚 至直接转化成产品，所以同时受到了学术界和工业界的关注。
青蒿素的生物合成
• 青蒿素是当今普遍使用的最有效抗疟疾药 物，与从植物青蒿中直接提取青蒿相比， 通过生物工程菌如酵母发酵生产青蒿素， 成本低很多。不仅如此，合成生物学的发 展不仅使得青蒿素的合成工艺更加简单， 而且也有助于扩展这种药物的药效。
青蒿素的生物合成
美国科学家合成青蒿素的前 体物质青蒿酸
合成生物学及青蒿素合成
Contents
1
合成生物学概述
2
合成生物学原理
3
青蒿素的合成
4
IGEM大赛
生命1.0版本
• 早在36亿年前，微小的生命就已经诞 生，他们通过自我复制繁殖个体，并 在遗传变异和自然选择下进化成了今 天成百上千的物种
• 生命学家将这种自然演化的有机体称 为生命1．0版本
生物大家族中的新成员
美国加利福尼 亚大学伯克利分校 化学工程学的教授 Jay Keasling及 其同事最近成功地 用转基因酵母合成 了青蒿素的前体物 质———青蒿酸， 有望大幅增加青蒿 素产量，有关论文 发表在《自然》杂 志上。
The process for the microbial production of artemisinin. Using synthetic biology
16
• 自人类基因组测序完成之后，自然演化的有机 体的基因组图谱正在以前所未有的速度被绘制完 成，而其中的遗传密码也将被逐渐解开。合成生 物学家认为，他们可以利用这些已知信息来设计、 打造新生命形式。
• 在过去，遗传工程一直拘囿于对已有的遗传密 码进行简单修补改造，比如从一种细菌中提取一 个基因，然后植入玉米或猪的染色体。而合成生 物学所要打造的生命种类是全新的——它不是任 何一个原始母细胞的后裔，也没有哪个物种是它 的祖先。其实在本质上，这是一个逆自然的过程。
• 不过现在，将会有一些新成员加入到这个 生物大家族。在过去这些年里，科学家一 直在尝试从零开始制造全新的生命形式— —用化学物质造出合成ＤＮＡ（脱氧核糖 核酸），由ＤＮＡ合成基因，再由基因形 成基因组，最终在实验室造出全新生物体 的分子系统，而这种生物体在自然界从未 出现过。
由基因工程到合成生物学
•通过植物青蒿的amorphadiene 合成酶( ADS)密码 子优化、共表达SOE4 操纵子( 编码DXS、IPPHp 、 IspA) 以及引入异源的酵母菌甲羟戊酸途径等途径, 提高了amorphadiene 的产量。对于酵母菌, 主要 工作包括改造FPP 合成途径,引入植物青蒿的 amorphadiene 合成酶( ADS)基因, 克隆青蒿类植 物转化amorphadiene 为青蒿酸的细胞色素P450 氧化还原酶等。
什么是合成生物学？
合成生物学的定义
(1)新的生物零件、组件和系统的设计与建造; (2)对现有的、天然的生物系统的重新设计
The Goal
Design
Parts & Fabrication
Systems
Applications QuickTime?and a Video d ecompressor are need ed to see this p icture .
Tools
Registries Synthesis
Measurement
➢标准化 ➢底盘机架
合成生物学的学科基础与应用范围
生物
生物 质 能 计算机
生物传 感器
应用
生物材料
精细 化学品
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环境修复
食品 原料
合成生物学
信
计 生工 物
息化 算 物程 理 数
学 学
机 科 学
学学 学
学
合成生物学应用
—— 对现有的、天然的生物系统的重新设计