西德尼·奥尔特曼发现一种 RNA 可以被另一种 RNA 处理,其作用类似于酶,这一发现在生物学上具有革命性意义,也使他与托马斯·切赫共同获得了 1989 年诺贝尔化学奖。这些突破性的发现支持了 RNA 在分子进化中的关键作用,在地球生命的早期阶段,带有或不带有肽的复制 RNA(和类似的化学衍生物)在原始细胞中发挥作用,这个时代被称为 RNA 世界。在这里,我们介绍了历史背景,重点介绍了奥尔特曼和他的同事的工作,以及随后其他研究人员为了解 RNase P 及其催化 RNA 亚基的生物学功能并将其用作下调基因表达的工具所做的努力。我们主要讨论与细菌 RNase P 相关的研究,但也承认许多团体对我们了解古细菌和真核生物 RNase P 做出了重大贡献,正如本期特刊和其他地方所综述的那样。
GFP的故事也有一个科学的“尤里卡时刻”(故事讲的是,古希腊科学家阿奇米德大喊“尤里卡!eureka!”他进入水后,使他意识到科学原则,流离失所的水量等于淹没物体的体积)。同样,在编码“绿色发光”蛋白的基因(现在称为绿色荧光蛋白)的基因编码之后,已经发现了名为GFP及其序列确定的序列,Martin Chalfie将其转移到细菌和蠕虫中,这足以使这些高度不同的生物体使这些高度不同的有机体光亮绿色 - Eureka -eureka!在接下来的几年中,罗杰·蒂恩(Roger Tsien)领导了研究工作,这些研究将大大提高GFP的特性,以使其成为通用的研究工具。例如,它们还制作了红色荧光蛋白。共同通过2008年的诺贝尔化学奖认可了这些发展,因为GFP完全改变了我们可以研究微观现象的方式。
随着酶(即蛋白质工程)和微生物细胞(即基因组编辑)工程技术的革命性进步,生物催化剂的商业规模应用有望在不久的将来取代现有的化学工艺。这些技术的影响在弗朗西斯·阿诺德(2018 年)和詹妮弗·杜德纳(2020 年)分别因蛋白质定向进化和成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) 基因编辑而获得诺贝尔化学奖时得到了认可。本期特刊“生物催化技术:基础与应用”将重点介绍酶和微生物全细胞系统的生物技术应用的最新进展和新视角。本期特刊的范围将从新兴生物催化剂的基本特征到它们的实际应用,重点关注当前的工程技术。我们期待收到您对这些迷人领域的贡献。- 生物催化 - 酶 - 全细胞生物转化 - 微生物生物技术 - 生物合成 - 蛋白质工程 - 代谢工程
Bhowmick博士是一名国家和国际认可的聚合物科学与工程研究员。他是第一个获得热塑性弹性体奖化学奖(2002)的化学和乔治·斯塔·斯塔·斯塔·惠特比奖(George Sta实施·惠特比奖,1997年),因为他在美国化学学会的橡胶部门的杰出研究和教学。His recent awards include the TRiLA Academi- cian of the Year Award by Tyre Times (2016), the Distinguished Visitor Award by the University of Auckland, New Zealand (2019), the Fred E. Schwab International Education Award by the Society of Plastics Engineers, USA (2019), the Distinguished Alumnus Award by IIT, Kharagpur (2019), and the Syed Husain Zaheer Medal (2020) by the印度国家科学院。Bhowmick博士是印度国家工程学院,印度国家科学院,印度橡胶研究所和西孟加拉邦科学技术学院的会员。
自文明诞生以来,社会就一直在努力应对这一挑战:新发明的技术在带来好处和确保进步的同时,也有可能被滥用和有害应用。鉴于人工智能 (AI) 工具能力的快速提升和广泛部署,审视创新的负面影响变得更加紧迫。人工智能的进步已导致科学领域的变革性进步,例如预测和生成蛋白质结构的能力,这项技术最近获得了诺贝尔化学奖。然而,即使人工智能加速了积极的科学进步,潜在滥用的规模也在不断扩大,政策和指导方针需要跟上。例如,本期的一篇通讯探讨了人工智能如何加速遗传和基因组研究,包括可能使灭绝物种复活或产生新的危险病原体的基因编辑实验。作者强调,需要尽早思考道德问题和不必要的应用。这篇文章是越来越多的出版物和倡议之一,这些出版物和倡议强调了对特定领域滥用和双重使用人工智能技术的担忧。其他人则
摘要:聚合物通常与绝缘子有关,世界上每个人都在学习不触摸磨损的电线,您可能会从暴露的导电金属线中受到冲击。我们都知道塑料不会导致电力,并且可以用来隔离电线并保护我们免受电流的侵害。我们大多数人都认为聚合物(塑料)可作为较重的结构材料(例如钢和木材)的轻重替换。传统上,它们被用作绝缘子,以防止电气导体产生电击。通常与绝缘子相关的聚合物可能是一个非常好的导体,这是一个非常出乎意料的发现,即可以使某些聚合物像金属铜一样有效地进行电流,这对许多人来说是一个惊喜,并获得了2000年诺贝尔化学奖。(该奖项授予Alan J. Heeger,Alan G. MacDiarmid和Hideki Shirakawa。)他们总是需要与离子成分的一些“求职”;但是,电阻率可能极低。聚合物等聚合物的可用性和低成本使导电聚合物的领域成为繁荣的行业。导电聚合物已进入许多其他字段索引项 - 聚合物,电导率,电阻率,掺杂,聚乙烯,聚苯胺。
图1(a)CRISPR-CAS介导的基因组编辑。crisprs是有助于病毒防御的细菌基因组的部分。这些由简短的DNA重复和垫片组成。当先前未知的病毒感染细菌时,在现有的间隔物中会整合新型病毒衍生的间隔物。CRISPR序列被转录和解码以产生小CRISPR RNA分子。CRISPR RNA与细菌分子机械结合并将其引导到入侵病毒中的靶序列。入侵的病毒基因组被分子机械分解和破坏。(b)基于CRISPR的基因编辑。量身定制以匹配特定DNA区域的指导RNA使分子机械能够裂解靶向DNA的两个链。具有定义序列改变的修复模板被插入细胞中并在维修过程中整合到DNA中,从而导致靶向的DNA区域携带新序列。重印了“ 2020年诺贝尔化学奖:基因组编辑工具(CRISPR-CAS9)”,Biorender.com(2021)。摘自https://app.biorender.com/biorender-templates
新的化学反应的发展本质上与人类的繁荣和环境的保护。最近具有深远影响的这种变革性化学反应的一个例子是交叉偶联反应,该反应是通过2010年诺贝尔化学奖授予的。这些反应用于生产大约20%的所有药物试剂,几乎所有液晶和有机电致发光材料。这些化学反应的工业用途每年为全球经济贡献约60万亿日元。因此,新的化学反应的发展显着影响社会的发展。ICREDD是北海道大学的WPI中心化学反应设计与发现研究所,来自不同学科的研究人员结合了他们的优势,以完全控制化学反应。该研究所的意识到,有目的的化学反应设计需要在每个步骤中进行横断面合作。从事这样一个基本的自然过程,量子化学计算,信息技术,现代实验技术和先进材料的开发,如果我们想实现重大突破,则不再是单独的领域。相反,他们必须成为真正集成研究的多样化工具箱的一部分。
2020年诺贝尔化学奖授予Drs。Charpentier和Doudna在CRISPR/CAS9的发展中做出了贡献,CRISPR/CAS9是当今使用的主要属性[2]。基于Gen的疗法在本文中称为GETX,提供了治疗的新选择,也许可以治愈许多疾病,包括遗传疾病,传染病和癌症。GUPTA在2014年询问了是否可以使用GETX来治疗CVD的挑衅性问题[3]。theideaisbasedon的考虑,CVD(可能是许多其他疾病)在遗传上是易感性的。因此,修改“善”基因将带来治疗的好处[4]。方法论很简单(图1):(i)确定突变是心脏保护的基因。在大多数情况下,这种突变会导致功能丧失(LOF),并且有许多已知的候选基因,例如PCSK9,胆固醇酯转移蛋白(CETP),Angptl3和ApoC3 [4]; (ii)使用CAS9(或其他基因编辑工具)生成这些有利的突变; (iii)患者终生降低了CVD风险,而无需接受重复治疗。一种过程类似于疫苗接种的过程,其中一种射击对传染病的保护。的确,一些
引言对原核生物基因组中成簇的规律间隔的短回文重复序列 (CRISPR) 系统及其相关 Cas 蛋白 (CRISPR 相关蛋白) 的描述是现代生物学中最具革命性和最重要的发现之一。 CRISPR 是原核生物基因组中的 DNA 区域(基因座),由相同的短重复序列(30-40 个核苷酸对,以下称为 bp)组成,由相同长度的独特间隔序列隔开;这些区域附近是编码 CRISPR 相关 Cas 蛋白的基因(Hille、Charpentier,2016)。短回文重复序列极为常见:50% 的已知细菌和 90% 的古菌基因组中都发现了 CRISPR 区域(Grissa 等人,2007 年;Hille 等人,2018 年),这可能表明它们对原核生物的生命活动极为重要。 2020年,诺贝尔化学奖授予了 Emmanuelle Charpentier 和 Jennifer Daudnet,以表彰他们在 CRISPR/Cas 系统在基因组编辑方面的实际应用方面的工作。 CRISPR/Cas 系统的研究现在已经从发现不寻常的