UMBC博士后研究員Sarah Stellwagen和陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的共同作者Rebecca Renberg 透露了有史以來(lái)第一個(gè)完整的兩個(gè)基因序列，這些基因使蜘蛛能夠產(chǎn)生膠水 - 一種粘性的，修飾過(guò)的蜘蛛絲模型，保留了蜘蛛的獵物。它的互聯(lián)網(wǎng)。研究結(jié)果發(fā)表在Genes，Genomes，Genetics上stylechina.com。

他們采用的漸進(jìn)方法可以為其他人提供最好的方法來(lái)對(duì)更多的絲和膠基因進(jìn)行測(cè)序，因?yàn)樗鼈兊拇笮『椭貜?fù)構(gòu)造對(duì)序列具有挑戰(zhàn)性。更好地理解這些基因可以使科學(xué)家更接近隨后生物材料的大規(guī)模進(jìn)步。

粘性選項(xiàng)

蜘蛛絲是由蜘蛛網(wǎng)制成的，并且由于其不常見(jiàn)的拉伸能量與其柔韌性相結(jié)合，多年來(lái)一直被吹捧為生物材料的后續(xù)重要因素。有超過(guò)45,000種已確定的蜘蛛種類(lèi)，每種種類(lèi)都有一到七種絲綢。然而，無(wú)論許多部分序列如何，關(guān)于蜘蛛絲的完整遺傳構(gòu)建的理解要少得多：僅對(duì)約20個(gè)完整基因進(jìn)行了測(cè)序。Stellwagen說(shuō)：“與那里的產(chǎn)品相比，有二十個(gè)相形見(jiàn)絀?！?/p>

此外，蜘蛛絲已經(jīng)證實(shí)可以大批量生產(chǎn)。蜘蛛將液體的絲綢團(tuán)體轉(zhuǎn)化為強(qiáng)壯的細(xì)長(zhǎng)纖維，在我們體內(nèi)的奇特過(guò)程中?？茖W(xué)家可以制造液體，但“我們不能復(fù)制大規(guī)模工業(yè)從液體到固體的過(guò)程，”Stellwagen說(shuō)。

然而，蜘蛛膠在蜘蛛的內(nèi)部和外部都是液體。雖然膠水“確實(shí)有其自身的挑戰(zhàn)”，Stellwagen說(shuō)，這種區(qū)別可能使蜘蛛膠在實(shí)驗(yàn)室中比絲綢更容易生產(chǎn)。

Stellwagen認(rèn)為蜘蛛膠有很好的潛力作為有機(jī)害蟲(chóng)控制。畢竟，她說(shuō)，“這些東西演變?yōu)椴东@昆蟲(chóng)獵物?！?/p>

例如，農(nóng)民可以在谷倉(cāng)壁旁噴灑膠水，以保護(hù)他們的牲畜免受大塊或引發(fā)疾病的蟲(chóng)子的侵害，然后可以用擔(dān)心污染水道的有害農(nóng)藥來(lái)沖洗它。他們可以平均使用膠水來(lái)保護(hù)作物免受害蟲(chóng)侵害。它甚至可以用于蚊子傳播疾病普遍存在的地區(qū)。“玩起來(lái)也很有趣，”Stellwagen說(shuō)道。

一個(gè)“基因的龐然大物”

在Stellwagen和Renberg的工作之前，由陸軍研究實(shí)驗(yàn)室資助，最長(zhǎng)的絲基因測(cè)序大約有20,000個(gè)堿基對(duì)。當(dāng)她開(kāi)始這一挑戰(zhàn)時(shí)，Stellwagen期待快速對(duì)膠基因進(jìn)行測(cè)序，然后轉(zhuǎn)移，構(gòu)建她從序列中實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。相反，她和Renberg花了兩年的時(shí)間來(lái)完成序列。

“它最終成為這個(gè)基因的龐然大物，它比之前最大的絲基因的兩倍大，”Stellwagen說(shuō)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)發(fā)現(xiàn)Renberg的那一天，這是一條曠日持久的繁華街道，并說(shuō)：“我認(rèn)為我們的基因長(zhǎng)達(dá)42,000個(gè)堿基。我認(rèn)為我們完成了它?！?最終，它對(duì)最終產(chǎn)生整個(gè)序列的尖端方法產(chǎn)生了危險(xiǎn)。

然而，不僅僅是基因特別冗長(zhǎng)，它就像蜘蛛絲基因一樣，在中心內(nèi)有相同的堿基序列--A，T，G和C - 的重復(fù)?，F(xiàn)代測(cè)序方法（稱(chēng)為“下一代測(cè)序”）通過(guò)為所有生物體的基因產(chǎn)生DNA序列而起作用，然而在少量物品中切碎。然后，像修復(fù)拼圖一樣，科學(xué)家們應(yīng)該匹配快速部分的重疊末端以確定完整的序列。

但是，如果您的基因是重復(fù)的，您需要一個(gè)單一的序列，或“讀取”，從重復(fù)區(qū)域之前延伸到尖端，以了解有多少重復(fù)。如果你的重復(fù)部分是冗長(zhǎng)的，因?yàn)樗窃赟tellwagen和Renberg研究的膠水基因中，你可以通過(guò)下一代策略得到你想要的學(xué)習(xí)的前景很渺茫。

幸運(yùn)的是，目前可以使用“第三代”測(cè)序方法。第三代測(cè)序產(chǎn)生更長(zhǎng)的讀數(shù)，但是更少。只有通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，您才有機(jī)會(huì)獲得想要決定重復(fù)種類(lèi)的讀數(shù)，最后概述基因的整個(gè)序列?！斑@很具挑戰(zhàn)性，”Stellwagen說(shuō)。“你是從大海撈針?！?/p>

但它很辛苦。經(jīng)過(guò)兩年的電腦而沒(méi)有看到建設(shè)性的結(jié)果，Stellwagen和Renberg最后購(gòu)買(mǎi)了他們想要描述完整基因序列的讀數(shù)。

Stellwagen已經(jīng)在考慮后續(xù)的事情。“既然我們有一個(gè)發(fā)現(xiàn)全長(zhǎng)絲基因的協(xié)議，那么來(lái)自其他物種的絲綢是什么樣的呢？” 她問(wèn)。

“我非常興奮能夠最終弄清楚這個(gè)難題，因?yàn)樗y了，”Stellwagen說(shuō)。雖然這比她預(yù)期的要大得多，但“最終我們學(xué)到了很多東西，我很樂(lè)意把它放在那里，為下一個(gè)試圖解決一些荒謬基因的人?！?/p>