由諾丁漢大學(xué)和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的頂尖科研團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜，這一成就屬于旨在創(chuàng)造全球首個(gè)合成酵母基因組的國(guó)際項(xiàng)目。
該研究的成果已發(fā)表在《細(xì)胞基因組學(xué)》雜志上，它代表了英國(guó)團(tuán)隊(duì)在合成酵母16條染色體中的一條上所取得的進(jìn)展，這是合成生物學(xué)領(lǐng)域迄今為止最宏大的項(xiàng)目之一——國(guó)際合成酵母基因組合作項(xiàng)目（Sc2.0）。
合成生物學(xué)領(lǐng)域迄今為止最宏大的項(xiàng)目
Sc2.0項(xiàng)目是一個(gè)歷時(shí)15年的國(guó)際合作計(jì)劃，匯聚了來自英國(guó)、美國(guó)、中國(guó)、新加坡、法國(guó)、澳大利亞等國(guó)家的科研團(tuán)隊(duì)，共同目標(biāo)是合成所有酵母染色體。
除了英國(guó)團(tuán)隊(duì)的這篇論文外，其他團(tuán)隊(duì)也發(fā)表了9篇關(guān)于他們合成染色體的研究，為合成基因組的完成貢獻(xiàn)了力量。預(yù)計(jì)這一前所未有的合成基因組項(xiàng)目將在明年全部完成。
基因組的細(xì)微手術(shù)
這項(xiàng)工作首次實(shí)現(xiàn)了真核生物合成基因組的構(gòu)建，真核生物包括動(dòng)物、植物和真菌等具有細(xì)胞核的生物體。酵母因其基因組結(jié)構(gòu)緊湊且易于操作，成為該項(xiàng)目的理想選擇。
酵母在人類歷史上扮演了重要角色，從古至今在烘焙、釀造中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，近年來更在化學(xué)生產(chǎn)和生物研究中展現(xiàn)出其價(jià)值。這使得酵母成為合成基因組研究的不二之選。
諾丁漢大學(xué)的Ben Blount博士和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的Tom Ellis教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)完成了合成酵母的第11條染色體。這一項(xiàng)目耗時(shí)10年，涉及大約660,000個(gè)堿基對(duì)的DNA序列構(gòu)建。
合成染色體已經(jīng)成功替換了酵母細(xì)胞中的一條天然染色體，并通過精心的調(diào)試，使得改造后的細(xì)胞能夠以與天然細(xì)胞相同的健康水平生長(zhǎng)。
項(xiàng)目將為酵母細(xì)胞賦予新功能
Sc2.0項(xiàng)目的合成基因組并非簡(jiǎn)單復(fù)制自然基因組，而是設(shè)計(jì)了新功能，賦予了細(xì)胞在自然界中所不具備的新能力。
例如，研究人員可以迫使細(xì)胞改變其基因內(nèi)容，創(chuàng)造出數(shù)百萬(wàn)具有不同特征的細(xì)胞變體，進(jìn)而篩選出具有改進(jìn)特性的個(gè)體，為醫(yī)學(xué)、生物能源和生物技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊前景。這一過程可以被視為一種超級(jí)進(jìn)化。
此外，該團(tuán)隊(duì)還展示了合成染色體在研究染色體外環(huán)狀DNA（eccDNA）方面的潛力。這些自由漂浮的DNA環(huán)被認(rèn)為是衰老的因子，以及多種癌癥（包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤腦腫瘤）惡性生長(zhǎng)和化療藥物耐藥性的原因之一。
揭秘微生物發(fā)酵：搖瓶培養(yǎng)VS罐培養(yǎng)（差異分析、平衡方法）
Ben Blount博士，作為該項(xiàng)目的首席科學(xué)家之一，表示：“合成染色體的構(gòu)建本身就是一項(xiàng)巨大的技術(shù)成就，它將為我們研究和應(yīng)用生物學(xué)開辟新的道路。這可能包括創(chuàng)造新的微生物菌株以實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的生物生產(chǎn)，以及幫助我們更好地理解和對(duì)抗疾病?！?/p>
Tom Ellis教授，來自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院合成生物學(xué)中心和生物工程系，補(bǔ)充說：“我們團(tuán)隊(duì)的工作為設(shè)計(jì)和制造合成染色體，甚至是更復(fù)雜的生物體如植物和動(dòng)物的基因組奠定了基礎(chǔ)。”
