玩游戏就可以拯救世界？参与挑战黄曲霉毒素运动

通过非传统方法寻求答案

根据世界卫生组织(WHO)的数据，每年世界上有十分之一的人口受到食源性疾病的影响。黄曲霉毒素来源于一种生长在谷物上的霉菌，是导致全球食源性健康危机的主要原因。全球有45亿人长期接触这种天然存在的有毒物质，这可能会导致儿童发育迟缓(身体发育和智力发育不足)、肝癌，甚至死亡。目前，有多种调控和降解黄曲霉毒素的方法，但这些正在使用的方法中，并没有一种被广泛认为是有效的。科学家试图创造一种酶来攻击和降解黄曲霉毒素，使其毒性降低多个数量级。

独特的解决方案

玛氏公司、加州大学戴维斯分校、赛默飞尔科技公司、华盛顿大学、东北大学、非洲黄曲霉毒素防治合伙企业(PACA)以及联合国粮食及农业组织(FAO)，这群不寻常的合作伙伴聚集在一起，通过在线的游戏来挖掘蛋白质折叠的力量，希望能够加快获得解决方案的进程。

黄曲霉毒素运动在世界粮食日(2017年10月16日)以游戏挑战马拉松的形式推出，玩家使用名为Foldit的众包计算机游戏，尝试重组可用于破坏黄曲霉毒素的蛋白酶。

合成生物学成为食品安全的推动力

在过去的一年里，Foldit平台发布了12轮黄曲霉毒素谜题挑战。每轮比赛结束后，得分最高的模型将被选中进入下一轮的分析步骤。在不到一年的时间里，玩家设计了超过160万种可能降解黄曲霉毒素的模型。这些玩家改变3D分子所花费的时间总共约80000小时——这相当于大约100名全职员工一年的工作时间。

加州大学戴维斯分校Siegel实验室的科学家们，分析蛋白质结构的氨基酸序列、并将信息发送给赛默飞。由于合成生物学技术的进步，氨基酸信息被翻译并优化为生物学的数字代码DNA。这种DNA由赛默飞的合成生物学团队、利用其专有的寡核苷酸功能和Invitrogen™ GeneArt™基因合成工具，通过物理方式生产，以编码新设计的蛋白质。未来的DNA合成将使用微型半导体核酸合成平台，它可以同时生成35000个可单独选择的寡核苷酸，然后将它们拼接在一起构成酶的代码。合成的DNA分子被立即送回Siegel实验室，以观察下游表达、折叠成蛋白质时，是否具有催化分解黄曲霉毒素的能力。

科学家对黄曲霉毒素的活性结构——内酯环特别感兴趣，若合成的DNA表达成的酶能够水解黄曲霉毒素的B1内酯环结构，在工业条件下仅需要水即可进行所需的化学反应。通过酶水解来化学降解该内酯环，有可能使黄曲霉毒素的致突变性降低超过400倍。

“我们希望可以通过联合力量、利用每个成员的专业知识和能力，减轻发展中国家的这一严重健康问题。”赛默飞副总裁兼合成生物学总经理Helge Bastian说。“通过利用赛默飞专有的和行业领先的基因合成技术和平台，我们还希望证明合成生物学是实现未来可持续发展的关键学科。合成生物学使生命科学知识更接近消费者，并且具有缓解社会问题的潜力，让世界更健康、更清洁、更安全。”

节选于Nature 562, 7727 (18 October 2018)

本文刊登在Life in the Lab 杂志，您可点击阅读原文查阅读该期期刊。您也可以扫描下方二维码、或者通过公众号内菜单，订阅电子版Life in the Lab.