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史蒂文·阿尔伯特·本纳
（Steve Albert Benner）。原图链接

史蒂文·阿尔伯特·本纳 （ Steven Albert Benner ，生于1954年10月23日）曾在美国哈佛大学 ，苏黎世联邦理工学院和佛罗里达大学任教授，曾任VT和Louise Jackson杰出化学教授。 2005年，他创立了威斯海默科学技术学院（TWIST）和应用分子进化基金会。本纳还创立了EraGen Biosciences和Firebird BioMolecular Sciences LLC公司。

本纳和他的同事们是最早合成基因的人，开始了合成生物学领域 。他在建立古遗传学领域发挥了重要作用 。他对生命的起源，产生RNA所需的化学条件和过程感兴趣。本纳与美国航空航天局合作开发了外来遗传物质检测器，使用了美国航空航天局外生物学学科工作组于1992年提出的生命定义，即“能够自我进化的能够自我维持的化学系统”。

教育

Benner于1976年进入耶鲁大学并获得了分子生物物理学和生物化学的理学学士/硕士学位。然后他去了哈佛大学获得博士学位。 1979年获得化学博士学位。 他在罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 （ Robert Burns Woodward ）的指导下工作，伍德沃德（Woodward）死后与弗兰克·韦斯特海默 （ Frank Westheimer）完成了他的论文工作。 他的博士学位论文是乙酰乙酸脱羧酶，甜菜碱-高半胱氨酸转甲基酶和3-羟基丁酸酯脱氢酶的绝对立体化学。

职业生涯

从哈佛大学毕业后，本纳成为哈佛大学的研究员，于1982年获得了德雷弗斯青年教师奖。他于1982年至1986年担任哈佛大学化学系的助理教授。1986年，本纳移居苏黎世的瑞士联邦技术学院ETH Zurich。他于1986年至1993年担任生物有机化学副教授，并于1993年至1996年担任生物有机化学教授。到1996年本纳（Benner）加入了佛罗里达大学的化学系，细胞与分子生物学教授。

2004年，他被任命为佛罗里达大学化学系的VT和Louise Jackson杰出化学教授。Benner于2005年12月下旬离开佛罗里达大学，以表彰Frank Westheimer的身份创立了Westheimer科学技术学院（TWIST）。 它是Benner于2001年在佛罗里达州阿拉卡瓦建立的应用分子进化基金会（FfAME）的一部分。

Benner于1999年创立了EraGen Biosciences。该公司于2011年被Luminex收购。他于2005年创立了Firebird BioMolecular Sciences LLC。

研究

本纳的研究分为四个主要领域：

1. 通过合成人工结构扩展遗传字母
2. 益生元化学，重塑生命的化学起源
3. 古遗传学，对长期灭绝物种中古代蛋白质的研究
4. 探测外星生命

本纳实验室是“ 合成生物学 ”领域的创始者，该领域试图通过化学合成来生成能够再现生物系统复杂行为的分子，包括其遗传，遗传和进化。 下面列出了化学遗传学过去的一些重要工作。

基因合成

1984年，哈佛大学本纳实验室率先报告化学合成编码酶的基因，是霍拉纳在1970年为tRNA较短基因的合成。这是第一个设计了任何种类的基因，这是一项开创性成就，为蛋白质工程奠定了基础。这种合成中引入的设计策略现已广泛用于支持蛋白质工程。

人工遗传系统

Benner及其同事于1989年首次报导了为实现人工遗传系统的目标而做出的努力，当时他们开发了第一个非天然碱基对 。Benner和他的同事此后开发了一个六字母的人工扩展遗传信息系统，称为人工扩展遗传信息系统 （AEGIS），其中还包括两个其他非标准核苷酸（Z和P）到四个标准核苷酸（G，A，C和T）。AEGIS具有自己的支持分子生物学。它可以合成具有超过自然编码的20个氨基酸的蛋白质，并提供有关核酸如何形成双链体结构，蛋白质如何与核酸相互作用的见解，以及非人类中可能出现的替代遗传系统-terran生活。

Benner是众多研究人员之一，其中包括Eric T. Kool，Floyd E. Romesberg，一郎平雄（Ichiro Hirao），盐野光彦（Mitsuhiko Shionoya）和安德鲁·埃灵顿（Andrew Ellington），他们创建了可整合到DNA（以及RNA）中的合成碱基扩展字母使用Watson-Crick键合（以及非Watson-Crick键合）。 虽然这些合成碱基大多数是A，C，G，T碱基的衍生物，但其中一些有所不同。 有些是沃森-克里克对（A/T，C/G），有些是自补体（X/X）。因此，遗传字母得到了扩展。

蛋白质合成中可用的可能的核苷酸三联体或密码子的数量取决于可用的核苷酸数。 标准字母（G，A，C和T）产生43=64个可能的密码子，而具有9个DNA碱基的扩展DNA字母将具有93=729个可能的密码子，其中许多是合成密码子。为了使这些密码子有用，已经创建了氨酰基tRNA合成酶 ，使得tRNA可以编码可能的合成氨基酸与其相应的合成反密码子偶联。布伦纳（Brenner）已经描述了这样一种系统，该系统使用合成的iso-C/iso-G DNA，该系统使用合成的DNA密码子[iso-C/A/G]，他将其称为第65个密码子。 具有合成反密码子[iso-G/U/C]和合成氨酰基-tRNA合成酶的合成mRNA导致体内实验，该实验可以编码掺入合成多肽中的合成氨基酸（合成蛋白质组学 ）。

核酸的“第二代”模型

Benner已经使用合成有机化学和生物物理学方法为核酸结构创建了“第二代”模型。 James Watson和Francis Crick基于Rosalind Franklin研究的结晶X射线结构提出了第一代DNA模型。 根据双螺旋模型，DNA由相互缠绕的两条核苷酸互补链组成。 Benner模型强调了糖和磷酸盐骨架在遗传分子识别事件中的作用。聚阴离子主链在创建有助于DNA复制的扩展结构中很重要。。

2004年，本纳（Benner）报告了首次成功的尝试，以设计一种能够自我复制的人造DNA样分子。

基因组测序和蛋白质结构预测

在1980年代后期，本纳认识到基因组测序项目具有产生数百万个序列的潜力，并使研究人员能够对有机化学中的分子结构进行广泛的作图。 在1990年代初期，本纳（Benner）遇到了加斯顿·贡内特 （ Gaston Gonnet），开始了一项合作，该合作将贡纳特的文本搜索工具应用于蛋白质序列的管理。1990年，Benner实验室与Gaston Gonnet合作，推出了DARWIN生物信息学工作台。 DARWIN（带有索引核酸肽序列的数据分析和检索）是用于检查基因组序列的高级编程环境。它支持数据库中基因组序列的匹配，并产生了表明天然蛋白质如何通过积累突变，插入和缺失而在功能限制下如何发散进化的信息。Benner实验室建立在达尔文的基础上，提供了从序列数据预测蛋白质三维结构的工具。 Benner的初创公司EraGen收集了有关已知蛋白质结构的信息，并作为商业数据库Master Catalog进行销售。

由于Benner和Gerloff的工作，使用多种序列信息预测蛋白质的二级结构变得很普遍。Benner及其同事对蛋白质二级结构的预测获得了很高的准确性。可以对蛋白质折叠进行建模，检测远处的同源物，启用结构基因组学以及加入蛋白质序列，结构和功能成为可能。 此外，这项工作提出了同源性结构预测的局限性，定义了该策略可以做什么和不能做什么。

实用的基因分型工具

Benner的方法为核酸的工作方式以及诊断和纳米技术的工具开辟了新的视角。 FDA已批准在人体诊断中使用AEGIS DNA的产品。 这些可以监测感染乙型肝炎 ，C肝炎和HIV的患者的病毒载量。AEGIS一直是用于多重检测遗传标志物（如癌细胞）和患者样品中单核苷酸多态性的工具的基础。 这些工具将允许使用“ 即时护理 ”基因分析以及用于测量单个活神经元单个过程内单个mRNA分子水平的研究工具来进行个性化医学。

解释蛋白质组学

Benner实验室解释了基因组数据并投射回通用的遗传祖先“ Luca”，引入了使用结构生物学分析保护和变异模式，研究进化树不同分支中这些模式变异并关联事件的工具。具有地质和化石知识的生物圈历史事件的遗传记录。 由此产生的例子表明，如何通过历史模型可以理解生物分子在当代生活中的作用。

实验古遗传学

本纳（Benner）是实验古遗传学领域的奠基人 ，该研究利用生物信息学和重组DNA技术将古代生物的基因和蛋白质复活。古代蛋白质的实验工作测试了关于复杂生物功能进化的假说，包括反刍动物消化的生物化学，古代细菌的嗜热菌，以及植物，水果和真菌之间的相互作用。在白垩纪灭绝的时候 。这些使我们对从分子到细胞再到有机体，生态系统和行星的生物学行为理解加深理解，有时也称为行星生物学。

天体生物学

本纳对生命的起源以及支持RNA世界模型所必需的条件深感兴趣，在该模型中，自我复制RNA是地球生命的先驱。 他已经确定钙 ， 硼酸盐和钼对成功形成碳水化合物和稳定RNA至关重要。他建议， 火星行星可能比地球具有更理想的条件来初始产生RNA，，但最近同意由斯蒂芬·莫吉斯（Stephen Mojzsis）开发的早期地球模型显示出干燥的土地和间断的水，为RNA的发展提供了充分的条件。 Benner研究小组一直致力于识别可能是生命系统通用特征的分子结构，而不管其起源如何，而并非非生物过程的产物。 这些都是“ 生物签名”，适用于类似陆地的生活和“怪异”的生活形式。