T:下午 5:00–7:00(肯尼索)现代时代有三大技术进步:分裂原子、创造互联网和解码人类基因组。本课程将重点关注后者,探索沃尔特·艾萨克森 (Walter Isaacson) 所著《密码破译者》一书中讲述的新型基因编辑工具的创建。这本书记录了詹妮弗·杜德纳 (Jennifer Doudna) 的生平和工作,她因开发 CRISPR/Cas9 基因编辑系统而获得 2020 年诺贝尔化学奖。学生将阅读《密码破译者》的部分内容,并引导讨论包括基因编辑的科学基础、其应用以及改变人类基因组的伦理等主题。本课程还将考虑与杜德纳的故事相关的科学多样性的作用。本课程将在整个学期每隔一周开课一次,共 10 周。HON 2800/01(0 学分)荣誉大使 11677
参考文献: [1]。2022 年诺贝尔化学奖,2022 年 10 月 5 日检索自 https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/press-chemistry2022.pdf [2]。点击化学靶向用于临床的抗体-药物偶联物。Nat Biotechnol。2019 年 8 月;37(8):835-837。doi: 10.1038/d41587-019-00017-4。PMID:31375794。 [3]。基于化学酶酪氨酸点击化学的非遗传生成抗体偶联物。Bioconjug Chem。2021 年 10 月 20 日;32(10):2167-2172。doi: 10.1021/acs.bioconjchem.1c00351。 Epub 2021 年 9 月 14 日。PMID:34519477;PMCID:PMC8532111。[4]。用于快速合成诱导蛋白质降解的双特异性分子的“点击化学平台”。J Med Chem。2018 年 1 月 25 日;61(2):453-461。doi:10.1021/acs.jmedchem.6b01781。Epub 2017 年 4 月 17 日。PMID:28378579。
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
安全”会议在华盛顿特区美国参议院农业听力室委员会举行。华盛顿特区(2025年1月14日) - 超过150个诺贝尔奖和世界粮食奖获得者提出了前所未有的财务和政治支持请求,以开发“月经”技术,最大的机会在未来25年内避免避免饥饿的灾难。在诺贝尔奖和世界食品奖的153个获奖者签署的一封公开信中,该签署人警告说,世界“甚至不接近”满足未来食品需求,估计有7亿人今天饿了,还有15亿人在2050年喂食。这封信预测人类在本世纪中叶面临“更加不安全,不稳定的世界”,除非国际社会加大了对最新研究和创新的支持。引用包括气候变化,冲突和市场压力在内的挑战,呼吁“行星友好的“月经”努力,导致粮食和营养安全的粮食生产促进了实质性的,而不仅仅是渐进的努力。”在这些信中认可这封信的是罗伯特·伍德罗·威尔逊(Robert Woodrow Wilson)。签署人还包括约瑟夫·E·斯蒂格利茨(Joseph E. Stiglitz),他于2001年获得诺贝尔经济奖,并获得了2007年诺贝尔和平奖的政府间气候变化小组。Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna在2020年因发现CRISPR/CAS9遗传剪刀而获得了诺贝尔化学奖,他们也签署了这封信。上诉是由2024年联合世界粮食奖获得者的卡里·福勒(Cary Fowler)协调的,他也是即将卸任的全球粮食安全特使。其他世界食品奖获得者加入了NASA气候科学家Cynthia Rosenzweig,埃塞俄比亚裔美国人植物育种者和美国国家科学媒体的获得者Gebisa Ejeta和非洲开发银行总裁Akinwumi Adesina。
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。