同源重组工程技术在基因组改造中的应用

题目:同源重组工程技术在基因组改造中的应用

主讲人:张友明 教授

         山东大学微生物技术国家重点实验室 主任

时间:2017年8月7日上午11点

地点:医学院成义楼523会议室

邀请人:许华曦 教授

主讲人简介:

        张友明,1985年毕业于厦门大学生物系,1985-1988在协和医科大学基础部(中国医学科学院基础医学研究所)生物化学与分子生物学攻读硕士。硕士毕业留所工作一年半之后,被选送到德国海德堡大学攻读博士学位(1990-1995),并于1995年获得优秀博士毕业生奖(SUMMA CUM LAUDE)。在Peter Nawroth 教授实验室从事了2年的博士后研究之后,于1997年加入Francis Stewart教授在欧洲分子生物学实验室(EMBL,德国海德堡)的课题组从事博士后研究,并于1998年获得欧洲分子生物学组织(EMBO)的长期奖学金资助。以其在Francis Stewart 教授课题组建立的Red/ET同源重组工程技术为基础,EMBL于2000年成立了Gene Bridges GmbH公司。至2013年2月为止,一直作为公司的创建者及首席科技官,主要负责公司的研发部门。2013年4月被任命为山东大学微生物技术国家重点实验室主任,获得国家“创新千人计划”特聘专家。发表论文90余篇,其中10篇发表于Nature及其子刊。第一篇Red/ET同源重组工程技术的文章,发表在Nature Genetics上,此文单篇引用次数>1100。拥有多项关于Red/ET重组工程和直接克隆技术的国际发明专利。

讲座内容摘要:

        同源重组工程技术,也称Red/ET重组或者lambda Red重组技术。此技术是由5'-3'核酸外切酶(Red Alpha或者RecE)在线性DNA分子末端产生单链,然后产生的单链与退火蛋白(Red Beta或RecT)结合,介导这个单链与它的互补区进行结合,形成一个同源重组体。由于此技术不依赖于DNA限制性内切酶和连接酶,而且是细胞内重组,所以当常规的分子生物学方法不可能或者非常困难的对目标DNA 分子进行修饰时,重组工程技术是一种非常理想的DNA 修饰工具。此外,最近开发的直接克隆技术可以将所需要的DNA片段从染色体组DNA中直接克隆出来,不需要经过DNA文库的构建和筛选过程,这项技术可以2-3天之内将长达50 kb的DNA片段直接从任何基因组克隆到表达载体上。重组工程技术最主要应用于动物基因组的改造,动物基因组的定点敲除,定点突变及定点插入,另外,病毒基因组的改造也依赖于重组工程技术。另外,微生物基因组的克隆改造特别是大片段基因组的编辑,同源重组工程技术是不可或缺的工具。

        合成生物学的应用和发展已经对合成生物的研发产生了深刻的影响,但是合成生物学的研究和开发面临许多问题和挑战,其中首要的问题是如何获得更多的大的基因元器件和如何拼接、修饰改造这些大的基因元器件以定向串联组装。另外,通用的底盘生物或人工生物必须通过基因组的改造而获得,而同源重组工程技术可以使底盘生物或人工生物基因组的改造变得更加通用及高效。同源重组工程技术及DNA直接克隆技术可以解决合成生物学DNA层面上的这些难题,在合成生物学DNA操纵技术上是一个很大的突破。