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中国海洋大学 - 《中国海洋大学报》

他们用DNA“连”出别样的奥运五环

海大学子国际生物分子设计大赛夺金记

作者:金松    
2014-12-18     浏览(110)     (0)

这篇文章讲述了中国海洋大学TeamSeaSon团队在美国哈佛大学参加国际生物分子设计大赛并获得金奖的故事。团队成员来自各个学科,经过努力制作出新型单链DNA三连环和纳米尺度上的DNA单链奥运五环,最终获得金奖。





  11月的美国马萨诸塞州已是隆冬季节,吴广启和队友们在哈佛大学参加比赛的那几天里,当地正遭受着寒流。“我的心里还是忘不了颁奖时的情景,到现在心里还是热乎乎的。”吴广启回忆说,比赛的第二天就是颁奖典礼。当吴广启和队友们从大赛主办方手中接过荣誉证书时,他觉得那一刻自己的思维几乎停滞了,脑海里反复闪现着他和队友们在学校实验室为准备这次大赛忙碌的场景……11月上旬于美国哈佛大学举行的第四届国际生物分子设计大赛上,来自中国海洋大学 TeamSeaSon团队的吴广启和他的队友们脱颖而出,折服众多评委,首次捧回该赛事的金奖。
  国际生物分子设计大赛由美国哈佛大学于2011年创办,是世界分子生物学顶级赛事,每年吸引上百位国际知名高校大学生前往参赛。参赛主要领域为利用DNA、RNA和蛋白质等生物分子制作生物分子机器人、生物分子逻辑门和计算,结构生物学,或者为纳米治疗领域提供技术原型。
  1米的十亿分之一大小的纳米尺度的生物分子机器人,能成为人体的“清道夫”,清除病毒、癌细胞等,保障人类生命安全,这种情景你能否想象得出?现在这种生物分子机器人已成为科技前沿关注的热点,而要实现这一目标,组装DNA成为难点之一。而这次吴广启他们的金奖最大的含金量就是,这9名本科生用组装的原理制作出新型单链DNA三连环,并在此基础上成功制备了纳米尺度上的DNA单链奥运五环,实现了DNA连环研究领域中前所未有的突破。
  这9名成员分别是来自医药学院的吴广启、杨燕燕、王云霞、王蕾杰,海洋生命学院的许洋、谢韵涵、韦进勋,食品科学与工程学院的苏子然以及经济学院的刘子夏,由吴广启担任队长。团队以食品学院核酸化学与生物技术实验室为依托,由核酸化学与生物技术实验室带头人梁兴国教授亲自指导。同学们自我组织,自主选题,完成了题目为 “FabricationofDNATriadandOlympicRings”的课题研究。
  “2013年暑假,我去天津大学找同学玩,听到他们提及这个比赛。”作为整个团队的队长,吴广启说,在进一步了解比赛的内容和方式后,他就动了自己组队参赛的念头。作为海大鱼山校区科协的成员,吴广启决定依托协会“招兵买马”,不同于一般的学生比赛多是同专业组队,此项目涉及所需要的知识也跨越了各个学科,因此他们的整个团队人员组成也显得很多样。直到今年5月份,他们才确定了最终的题目。“先设计出DNA单链,把单链的末端利用酶连接起来就成了环,再利用碱基互补配对原则,通过计算和设计,就可以让几个环套在一起。”苏子然说起来虽然风轻云淡,但要在肉眼看不见的纳米级别上,精确地控制单链的自组装,最后让三个DNA环两两相套,却绝非易事。苏子然负责前期的序列设计,杨燕燕、王云霞她们则承担了实验室环节,为了让这些“超级迷你”单链在溶液里完成“套环”过程,她们尝试了各种条件,“早上8时到实验室,晚上10时才回去,中间不间断地做实验,有一天我连续做了40个小样,光用大拇指掀EP管的小盖子,都掀到大拇指麻木。”杨燕燕说。
  经过所有成员的努力,最终吴广启他们利用DNA自组装的原理,成功制作出了新型单链DNA三连环,同时将产率增加90%以上,在三连环的基础上,还制备出了纳米尺度上的DNA单链奥运五环,这在DNA连环研究领域里,是一次前所未有的突破。 11月初,带着这一成果,他们赴美国参加比赛。这次比赛一共有30支队伍、超过300名选手参加,他们来自中国、日本、美国、澳大利亚、丹麦、墨西哥、意大利、韩国和印度等多个国家。经过前期的网上实验视频展示、现场的英文汇报等多个环节,最终他们这一作品成功夺得金奖,填补了海大在这一世界顶级赛事的空白。
吴广启(后排左一)和他的团队与梁兴国教授(后排左三)、吴薇博士(前排左三)合影