iSynBio造物聯(lián)合合成生物學(xué)創(chuàng)新大賽推出《大賽項(xiàng)目揭秘專題》，本期為第四期，嘉賓為湖北大學(xué)B409-G.O.A.T團(tuán)隊(duì)，參賽項(xiàng)目為CL7-Taq——少年意氣江湖夢(mèng)。

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項(xiàng)目背景

我是Taq DNA聚合酶，A型DNA聚合酶家族的一員。我們的祖先Taq DNA聚合酶是第一個(gè)應(yīng)用到PCR中的耐熱DNA聚合酶，也由此開(kāi)啟了自動(dòng)化PCR時(shí)代，使得PCR技術(shù)得以發(fā)揚(yáng)光大，運(yùn)用在更加廣闊的天地。我們的使命便是傳承這一技術(shù)，不負(fù)先輩的期望。但是新的DNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)撼動(dòng)了我們的地位，比如具有更高保真性的Pfu聚合酶，同時(shí)具有RNA聚合酶活性的Tth DNA聚合酶等等。于是懷著想要守住TaqDNA聚合酶家族榮耀的決心，我們家族不斷改變自我，變得更強(qiáng)。

我們家族以來(lái)一直都有幾大弱點(diǎn)，族人們都努力想要去克服，也有許多成員通過(guò)努力變得強(qiáng)大了。其中有一些學(xué)會(huì)了縮骨功，更好地適應(yīng)狹小的空間（結(jié)構(gòu)域重組）；有一些結(jié)識(shí)了同伴，一起闖蕩天涯，取長(zhǎng)補(bǔ)短（不同聚合酶混合使用）；一些通過(guò)量身設(shè)計(jì)的定向改造獲得新生（定向進(jìn)化得突變體），拓寬了Taq酶的應(yīng)用范圍，應(yīng)用于qPCR，Sanger測(cè)序，TA克隆等領(lǐng)域。他們都為我的強(qiáng)大之路提供了很好的經(jīng)驗(yàn)。

但是我深知盲目努力是致命的，而看清自己的弱點(diǎn)，對(duì)癥下藥，才是變強(qiáng)路上高效的第一步，因而，我放緩了腳步，先開(kāi)始審視自身的不足：

?不夠強(qiáng)壯，在對(duì)抗90°C以上高溫時(shí)，半衰期明顯縮短；

?3'→5'的外切酶校正功能的缺失，導(dǎo)致我遇到困難模板擴(kuò)增時(shí)，經(jīng)常比較茫然，錯(cuò)誤率較高；

?對(duì)施展武功的環(huán)境要求嚴(yán)苛，很容易受到PCR抑制劑的干擾，導(dǎo)致功力全失。    

“這么多弱點(diǎn)，我應(yīng)該從哪一點(diǎn)開(kāi)始克服好呢？”看著眼前的弱點(diǎn)清單，我暗自發(fā)愁。許是上天看出了我的苦惱，就在我苦苦思索之時(shí)一位身穿白衣帶著白手套的神秘人，似不經(jīng)意間般，丟下了一本小冊(cè)子。“啪”的一聲音引起我的注意，以為是高人不小心落下的，拾起便想追去歸還，但四下張望神秘人早已不見(jiàn)了蹤影，而小冊(cè)子上赫然寫著《CL7神功》。

項(xiàng)目技術(shù)線路

“神功？CL7？這是個(gè)啥？”看著這個(gè)只有幾頁(yè)的小冊(cè)子，端詳許久，終于在好奇心的驅(qū)使下，我翻開(kāi)了它。

只見(jiàn)第一頁(yè)印著幾個(gè)大字：“CL7—牢固結(jié)合DNA，穩(wěn)穩(wěn)的。”

“哦？好厲害的樣子，以前從未聽(tīng)說(shuō)過(guò)呢！仿佛有點(diǎn)道理，或許，這就是我的成神之路！?！庇谑俏移炔患按耐蠓艘豁?yè)，第二頁(yè)仿佛是個(gè)練功圖（流程圖），看上很簡(jiǎn)單的樣子。

流程圖

看著眼前貌似不是很復(fù)雜的流程圖，我信心滿滿，依葫蘆畫瓢照著這個(gè)功法圖練了起來(lái)，是先練右邊那一招呢（Cl7放C-端）還是先練左邊那一招呢（Cl7放N-端）花了好久的時(shí)間，從夏末練到了初冬，但是功力并未見(jiàn)長(zhǎng)。我一度想要放棄，“不行，我不能就這么輕易地放棄，一定是我忽略了什么，我要多試幾遍才成，”我在心中給自己加油鼓氣的想。

主要成果 

不知又過(guò)了多久，一股丹藥（Buffer）的清香飄過(guò)我的鼻尖，“?！狈路鹩惺裁礀|西打破了我身體的某種枷鎖，我好像悟了。站在樹下的靜靜地看著周圍的一切仿佛什么都沒(méi)有變，但又好像變了。重新來(lái)到DNA擴(kuò)增的階梯，我打算試試身手，不試不知道，一試，我心中更有數(shù)了。只見(jiàn)我：

?行走如風(fēng)：更快——CL7-Taq DNA聚合酶延伸速率比Taq DNA聚合酶更快，約4kb/min；

?心細(xì)如發(fā)：更高——CL7-Taq DNA聚合酶對(duì)模板的靈敏度更高，提高了100倍，可以檢測(cè)到1×10-7 ng/μL （1×103 aM）的模板。CL7-Taq酶的熱穩(wěn)定性也更高了。

?堅(jiān)不可摧：更強(qiáng)——CL7-Taq DNA聚合酶對(duì)于常見(jiàn)的PCR抑制劑肝素、乳鐵蛋白、血液、還有鹽離子等，耐受性顯著提高，對(duì)肝素的耐受最高可達(dá)到14 μg/μL，對(duì)乳鐵蛋白的耐受性是3.5 μg/μL，血液的耐受為4%。     至此，我打通任督二脈，在醫(yī)學(xué)臨床診斷，基因分型、DNA測(cè)序等領(lǐng)域都嶄露頭角。比如 在對(duì)小鼠尾間組織進(jìn)行基因分型的實(shí)驗(yàn)中，只需在裂解液中加熱2min我便可以擴(kuò)增出目的基因組片段；用小鼠血液作為模板，在稀釋10倍的溶液中我也可很好地完成任務(wù)，無(wú)需破碎等提純等操作，極大地縮短了檢驗(yàn)時(shí)間，而這一點(diǎn)便是讓我感到極具使命感和成就感的一點(diǎn)：

現(xiàn)階段，和日益變強(qiáng)的新冠病毒大Boss的戰(zhàn)斗刻不容緩，疫情防控保衛(wèi)戰(zhàn)更是非同小可，間不容發(fā)。作為新冠檢測(cè)中認(rèn)可度最高的qPCR技術(shù)中重要的一份子，我們Taq酶家族利用5’→3’的外切神功，釋放分子信標(biāo)5’端的熒光報(bào)告基團(tuán)告訴人們新冠來(lái)了，快做好防御，準(zhǔn)備戰(zhàn)斗！

但我知道，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

在與新冠病毒的抗?fàn)幹?，我們只有變得更快，更?qiáng)，更靈敏，更準(zhǔn)確，才能揪出潛伏在人類小伙伴身邊伺機(jī)作亂的千變?nèi)f化、詭計(jì)多端的病毒，為伙伴們構(gòu)筑出一道更加堅(jiān)固的健康防線。

項(xiàng)目完整內(nèi)容（Wiki網(wǎng)頁(yè)）http://www.synbiochallenges.com/wiki/2021/B409_G.O.A.T/index.html

關(guān)于我們

我們是來(lái)自湖北大學(xué)的B409-G.O.A.T

B409-G.O.A.T團(tuán)隊(duì)由四位經(jīng)驗(yàn)豐富的老師：羅靜雯、王飛、陳晚蘋、翟超，一群積極好學(xué)的本科生：朱沁靈、毛思源、榮譽(yù)、尹春蔻、魯?shù)强?、熊星辰、付紫洋和吳雨桐，以及?yán)謹(jǐn)?shù)难芯可芩缄辖M成。雖來(lái)自不同專業(yè)，但小伙伴們各司其職，各揚(yáng)所長(zhǎng)，在老師和師兄師姐的悉心指導(dǎo)下，共同合作完成項(xiàng)目。在這里，大家收獲的不僅是基本重要的實(shí)驗(yàn)技能，耐心認(rèn)真的科學(xué)素養(yǎng)，更結(jié)識(shí)了對(duì)科研充滿好奇心，對(duì)學(xué)術(shù)保持敬畏心，對(duì)實(shí)驗(yàn)堅(jiān)持嚴(yán)謹(jǐn)心的小伙伴們和前輩們，在一次次的溝通交流與協(xié)調(diào)中，懂得了合作與堅(jiān)持的重要性。

羅靜雯

指導(dǎo)老師：

羅靜雯

博士，副教授，碩士生導(dǎo)師

研究方向：藥劑學(xué)，靶向藥物傳遞系統(tǒng)設(shè)計(jì)，緩控釋給藥系統(tǒng)研究

王飛

指導(dǎo)老師：

王飛

博士，講師

研究方向：合成生物學(xué)，綠色生物制造，基因工程，新型可編程核酸酶的挖掘與應(yīng)用研究 社會(huì)兼職：湖北省生物工程學(xué)會(huì)會(huì)員

陳晚蘋

指導(dǎo)老師：

陳晚蘋

實(shí)驗(yàn)師

研究方向：基因工程、分子酶工程、合成生物學(xué)

翟超

指導(dǎo)老師：

翟超

副教授，碩士生導(dǎo)師 研究領(lǐng)域：生化和分子生物學(xué)

合成生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域一門新興的前沿交叉學(xué)科和典型的匯聚技術(shù)。它通過(guò)融合工程科學(xué)理念與生命科學(xué)原理及基于多學(xué)科的使能技術(shù)，設(shè)計(jì)合成新的或改造天然的生命系統(tǒng)，揭示生命規(guī)律、構(gòu)筑新一代工程生物體系；被喻為“認(rèn)識(shí)生命的鑰匙”（造物致知）、改變未來(lái)的顛覆性技術(shù)（造物致用）。

合成生物學(xué)創(chuàng)新大賽主要面向在校大學(xué)生以及在讀碩士研究生。本屆創(chuàng)新大賽包括醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、制造、信息、基礎(chǔ)研究及創(chuàng)新應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域，鼓勵(lì)學(xué)生從興趣出發(fā)，探索合成生物學(xué)在不同領(lǐng)域的創(chuàng)新和應(yīng)用。首屆創(chuàng)新大賽將于 2022 年 7月9-10日在深圳理工大學(xué)線下舉行。

大賽由中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)合成生物學(xué)分會(huì)指導(dǎo)和主辦。大賽由二十多家高校和研究所共同發(fā)起。大賽的共同承辦單位是中國(guó)科學(xué)院深圳理工大學(xué)（籌）合成生物學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所、深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院、深圳市合成生物學(xué)協(xié)會(huì)、 深圳市工程生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、DeepTech。

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