CRISPR基因编辑技术获诺奖大自然是宝

年诺贝尔化学奖于北京时间10月7日晚揭晓,授予了EmmanuelleCharpentier和Jennifer,表彰其在"用于开发基因组编辑方法”的工作。目前,CRISPR已经是生物医学方面非常普及的基因编辑技术,近些年来飞速发展,在各领域都发挥着重要的作用。有关CRISPR技术的基本原理与应用,网络上已有大量信息,在此笔者想分享一个有趣的灵感问题。

图:CRISPR发展简史(来源于知乎用户返朴的回答)

早在年,日本学者就发现细菌中存在一些异常重复的序列,年证实CRISPR-Cas为细菌适应性免疫系统。随着研究的深入,年Charpentier和Doudna团队证实了Cas9的近一步功能,开启了CRISPR-Cas基因编辑技术的新篇章,在此之后便有大量的文献报道CRISPR技术在其他领域的应用。这似乎提示我们:大自然所具有的能力,我们可以学习借鉴;而我们能做到的事情,自然界可能也早已存在。

其实这样的例子很多,每个研究领域的人员都有与大自然沟通的独特语言,而这些来源于大自然的灵感会给我们的工作增加更多的亮色,笔者分享几点天然产物有关的例子,也欢迎大家分享自己领域的相关问题。

1.南京大学团队报道自然界首例催化的[6+4]环加成的酶

周环反应是一类在反应过程中形成环状过渡态的协同反应,比如著名的Diels-Alder反应、Cope重排、Claisen重排等,这些反应在有机合成中有着广泛的应用。年,Woodward和Hoffmann两位诺贝尔化学奖获得者就预测了[6+4]或其它高阶环加成反应可以发生,随后在有机合成中确实观察到了[6+4]反应。南京大学戈惠明、谭仁祥和梁勇研究团队在前期工作中,从海洋放线菌中分离得到了一个新颖的大环内酯streptoseomycin,根据其结构推断在微生物体内的合成过程中可能涉及[4+2]环加成反应,通过巧妙设计实验表征了首例可催化[6+4]/[4+2]环加成反应的酶。(doi:10./s---x)

2.Anti-Bredt规则天然产物的发现年,Bredt在研究樟脑及其类似物时曾提出:蒎烷和崁烷类化合物中,桥头碳原子不能为烯烃碳。但是近些年来随着天然产物的飞速发展,越来越多的桥头碳为双键碳的天然产物被报道,例如著名的紫杉醇等,人们也对这些化合物的稳定性进行了解释(Angew.Chem.Int.Ed.,53,-)。化学作为一门实验学科,当实验现象(天然产物实例)与理论不符时,则需要对理论进行修正补充,而自然来源的天然产物所提供的庞大实体化合物库无疑提供了重要的参考。

图:反Bredt规则的部分天然产物

值得一提的是,除了对于经典天然产物中反bredt现象的解释外,近来暨南大学团队也有报道过这样的化合物,从Bredt规则入手能更好地理解和把握化合物的的结构。除了传统的对植物次级代谢产物分离鉴定以及活性测试,这样的思考会有意思很多。

3.基于生源的天然产物结构鉴定或修正

化合物的结构鉴定是天然产物研究的基础,但是并不是所有的文献报道结构都一定是对的,NaturalProductReports上就经常会有结构修正的综述。大多数天然产物的结构鉴定是基于已知的骨架,对于未报道的新骨架单单依靠NMR谱图还是较难获得准确结构的,此外除了化合物结构鉴定的错误,有时候也容易由于失误而导致的结构画错。生物活性、药物设计等等研究都是基于化合物结构进行的,因此阐明化合物的结构绝对是最重要的工作。

HypatuloneA是一例间苯三酚衍生物新骨架,在文章报道之后昆明植物研究所研究人员在原作者推导的生源途径中发现了几处疏漏:1.途径中使用了不稳定的一级碳正离子;2.目前文献报道的该类化合物H26与C25-OH均为反式,作者在推导C-C键重排的过程中构型存在错误,在仔细核对化合物的谱图之后对该化合物结构进行了重新的确定。

图:原作者推导的生源

此外,从氨基酸途径生成生物碱,乙酰辅酶途径等生成萜类的角度去思考天然产物的结构也容易发现化合物结构的错误,此外特定物种中次级代谢产物的特定构型也是需要


转载请注明:http://www.bjgongshangzhuce.com/jyzl/6914.html


当前时间: