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史蒂文·阿爾伯特·本納
（Steve Albert Benner）。原圖鏈接

史蒂文·阿爾伯特·本納 （ Steven Albert Benner ，生於1954年10月23日）曾在美國哈佛大學 ，蘇黎世聯邦理工學院和佛羅里達大學任教授，曾任VT和Louise Jackson傑出化學教授。 2005年，他創立了威斯海默科學技術學院（TWIST）和應用分子進化基金會。本納還創立了EraGen Biosciences和Firebird BioMolecular Sciences LLC公司。

本納和他的同事們是最早合成基因的人，開始了合成生物學領域 。他在建立古遺傳學領域發揮了重要作用 。他對生命的起源，產生RNA所需的化學條件和過程感興趣。本納與美國航空航天局合作開發了外來遺傳物質檢測器，使用了美國航空航天局外生物學學科工作組於1992年提出的生命定義，即「能夠自我進化的能夠自我維持的化學系統」。

教育

Benner於1976年進入耶魯大學並獲得了分子生物物理學和生物化學的理學學士/碩士學位。然後他去了哈佛大學獲得博士學位。 1979年獲得化學博士學位。 他在羅伯特·伯恩斯·伍德沃德 （ Robert Burns Woodward ）的指導下工作，伍德沃德（Woodward）死後與弗蘭克·韋斯特海默 （ Frank Westheimer）完成了他的論文工作。 他的博士學位論文是乙酰乙酸脫羧酶，甜菜鹼-高半胱氨酸轉甲基酶和3-羥基丁酸酯脫氫酶的絕對立體化學。

職業生涯

從哈佛大學畢業後，本納成為哈佛大學的研究員，於1982年獲得了德雷弗斯青年教師獎。他於1982年至1986年擔任哈佛大學化學系的助理教授。1986年，本納移居蘇黎世的瑞士聯邦技術學院ETH Zurich。他於1986年至1993年擔任生物有機化學副教授，並於1993年至1996年擔任生物有機化學教授。到1996年本納（Benner）加入了佛羅里達大學的化學系，細胞與分子生物學教授。

2004年，他被任命為佛羅里達大學化學系的VT和Louise Jackson傑出化學教授。Benner於2005年12月下旬離開佛羅里達大學，以表彰Frank Westheimer的身份創立了Westheimer科學技術學院（TWIST）。 它是Benner於2001年在佛羅里達州阿拉卡瓦建立的應用分子進化基金會（FfAME）的一部分。

Benner於1999年創立了EraGen Biosciences。該公司於2011年被Luminex收購。他於2005年創立了Firebird BioMolecular Sciences LLC。

研究

本納的研究分為四個主要領域：

1. 通過合成人工結構擴展遺傳字母
2. 益生元化學，重塑生命的化學起源
3. 古遺傳學，對長期滅絕物種中古代蛋白質的研究
4. 探測外星生命

本納實驗室是「 合成生物學 」領域的創始者，該領域試圖通過化學合成來生成能夠再現生物系統複雜行為的分子，包括其遺傳，遺傳和進化。 下面列出了化學遺傳學過去的一些重要工作。

基因合成

1984年，哈佛大學本納實驗室率先報告化學合成編碼酶的基因，是霍拉納在1970年為tRNA較短基因的合成。這是第一個設計了任何種類的基因，這是一項開創性成就，為蛋白質工程奠定了基礎。這種合成中引入的設計策略現已廣泛用於支持蛋白質工程。

人工遺傳系統

Benner及其同事於1989年首次報導了為實現人工遺傳系統的目標而做出的努力，當時他們開發了第一個非天然鹼基對 。Benner和他的同事此後開發了一個六字母的人工擴展遺傳信息系統，稱為人工擴展遺傳信息系統 （AEGIS），其中還包括兩個其他非標準核苷酸（Z和P）到四個標準核苷酸（G，A，C和T）。AEGIS具有自己的支持分子生物學。它可以合成具有超過自然編碼的20個氨基酸的蛋白質，並提供有關核酸如何形成雙鏈體結構，蛋白質如何與核酸相互作用的見解，以及非人類中可能出現的替代遺傳系統-terran生活。

Benner是眾多研究人員之一，其中包括Eric T. Kool，Floyd E. Romesberg，一郎平雄（Ichiro Hirao），鹽野光彥（Mitsuhiko Shionoya）和安德魯·埃靈頓（Andrew Ellington），他們創建了可整合到DNA（以及RNA）中的合成鹼基擴展字母使用Watson-Crick鍵合（以及非Watson-Crick鍵合）。 雖然這些合成鹼基大多數是A，C，G，T鹼基的衍生物，但其中一些有所不同。 有些是沃森-克里克對（A/T，C/G），有些是自補體（X/X）。因此，遺傳字母得到了擴展。

蛋白質合成中可用的可能的核苷酸三聯體或密碼子的數量取決於可用的核苷酸數。 標準字母（G，A，C和T）產生43=64個可能的密碼子，而具有9個DNA鹼基的擴展DNA字母將具有93=729個可能的密碼子，其中許多是合成密碼子。為了使這些密碼子有用，已經創建了氨酰基tRNA合成酶 ，使得tRNA可以編碼可能的合成氨基酸與其相應的合成反密碼子偶聯。布倫納（Brenner）已經描述了這樣一種系統，該系統使用合成的iso-C/iso-G DNA，該系統使用合成的DNA密碼子[iso-C/A/G]，他將其稱為第65個密碼子。 具有合成反密碼子[iso-G/U/C]和合成氨酰基-tRNA合成酶的合成mRNA導致體內實驗，該實驗可以編碼摻入合成多肽中的合成氨基酸（合成蛋白質組學 ）。

核酸的「第二代」模型

Benner已經使用合成有機化學和生物物理學方法為核酸結構創建了「第二代」模型。 James Watson和Francis Crick基於Rosalind Franklin研究的結晶X射線結構提出了第一代DNA模型。 根據雙螺旋模型，DNA由相互纏繞的兩條核苷酸互補鏈組成。 Benner模型強調了糖和磷酸鹽骨架在遺傳分子識別事件中的作用。聚陰離子主鏈在創建有助於DNA複製的擴展結構中很重要。。

2004年，本納（Benner）報告了首次成功的嘗試，以設計一種能夠自我複制的人造DNA樣分子。

基因組測序和蛋白質結構預測

在1980年代後期，本納認識到基因組測序項目具有產生數百萬個序列的潛力，並使研究人員能夠對有機化學中的分子結構進行廣泛的作圖。 在1990年代初期，本納（Benner）遇到了加斯頓·貢內特 （ Gaston Gonnet），開始了一項合作，該合作將貢納特的文本搜索工具應用於蛋白質序列的管理。1990年，Benner實驗室與Gaston Gonnet合作，推出了DARWIN生物信息學工作檯。 DARWIN（帶有索引核酸肽序列的數據分析和檢索）是用於檢查基因組序列的高級編程環境。它支持數據庫中基因組序列的匹配，並產生了表明天然蛋白質如何通過積累突變，插入和缺失而在功能限制下如何發散進化的信息。Benner實驗室建立在達爾文的基礎上，提供了從序列數據預測蛋白質三維結構的工具。 Benner的初創公司EraGen收集了有關已知蛋白質結構的信息，並作為商業數據庫Master Catalog進行銷售。

由於Benner和Gerloff的工作，使用多種序列信息預測蛋白質的二級結構變得很普遍。Benner及其同事對蛋白質二級結構的預測獲得了很高的準確性。可以對蛋白質折疊進行建模，檢測遠處的同源物，啟用結構基因組學以及加入蛋白質序列，結構和功能成為可能。 此外，這項工作提出了同源性結構預測的局限性，定義了該策略可以做什麼和不能做什麼。

實用的基因分型工具

Benner的方法為核酸的工作方式以及診斷和納米技術的工具開闢了新的視角。 FDA已批准在人體診斷中使用AEGIS DNA的產品。 這些可以監測感染乙型肝炎 ，C肝炎和HIV的患者的病毒載量。AEGIS一直是用於多重檢測遺傳標誌物（如癌細胞）和患者樣品中單核苷酸多態性的工具的基礎。 這些工具將允許使用「 即時護理 」基因分析以及用於測量單個活神經元單個過程內單個mRNA分子水平的研究工具來進行個性化醫學。

解釋蛋白質組學

Benner實驗室解釋了基因組數據並投射回通用的遺傳祖先「 Luca」，引入了使用結構生物學分析保護和變異模式，研究進化樹不同分支中這些模式變異並關聯事件的工具。具有地質和化石知識的生物圈歷史事件的遺傳記錄。 由此產生的例子表明，如何通過歷史模型可以理解生物分子在當代生活中的作用。

實驗古遺傳學

本納（Benner）是實驗古遺傳學領域的奠基人 ，該研究利用生物信息學和重組DNA技術將古代生物的基因和蛋白質復活。古代蛋白質的實驗工作測試了關於復雜生物功能進化的假說，包括反芻動物消化的生物化學，古代細菌的嗜熱菌，以及植物，水果和真菌之間的相互作用。在白堊紀滅絕的時候 。這些使我們對從分子到細胞再到有機體，生態系統和行星的生物學行為理解加深理解，有時也稱為行星生物學。

天體生物學

本納對生命的起源以及支持RNA世界模型所必需的條件深感興趣，在該模型中，自我複制RNA是地球生命的先驅。 他已經確定鈣 ， 硼酸鹽和鉬對成功形成碳水化合物和穩定RNA至關重要。他建議， 火星行星可能比地球具有更理想的條件來初始產生RNA，，但最近同意由斯蒂芬·莫吉斯（Stephen Mojzsis）開發的早期地球模型顯示出乾燥的土地和間斷的水，為RNA的發展提供了充分的條件。 Benner研究小組一直致力於識別可能是生命系統通用特徵的分子結構，而不管其起源如何，而並非非生物過程的產物。 這些都是「 生物簽名」，適用於類似陸地的生活和「怪異」的生活形式。