2019年4月1日的PNAS报道,瑞士苏黎世联邦理工学院研究人员首次在计算机算法的帮助下构建了一个简化的人工细菌基因组,有助于构建更适合的工程菌用于生产治疗药物和其他化学品。
早在2008年,由著名生物学家John Craig Venter领导的美国研究团队从头合成细菌Mycoplasma genitalium基因组成为头条新闻。无独有偶,瑞士研究小组合成了细菌Caulobacter ethensis的基因组,它是一种生活在淡水中的物种。然而,与Venter小组不同的是,他们将基因组简化为一个简单的版本,称为Caulobacter ethensis-2.0。研究人员将C. ethensis基因组从其4,000个基因切割成小于680个基因来制作C. ethensis-2.0,这些基因被确定为对细胞功能至关重要。然后,该小组利用计算机算法编辑其余基因中的DNA构建模块,以消除遗传复杂性,同时保留基因的核心功能。为了检查简化基因是否仍然正常工作,研究人员设计了细菌来表达来自C. ethensis-2.0的分离基因。研究发现680个基因中只有580个在人工基因组中发挥作用。研究者表示,在不久的将来,生产人工基因组片段和全基因组的活细胞将成为可能。研究者当前正在开发一种功能齐全但更加简化的基因组版本Caulobacter ethensis 3.0。
目前,全世界有20~50个研究小组在致力于人工细菌基因组制造。该研究率先展示了整个细菌基因组化学合成的简化。简化的细菌基因组非常有用,因为它可以更容易地合成基因组,并且可以研究细胞生存所需的最小基因。未来,科学家们可以设计出更简单的微生物,更有效地发展DNA疗法以及制造酶和营养素。
吴晓燕 编译自https://labiotech.eu/industrial/synthetic-biology-eth-zurich/
原文链接:https://www.pnas.org/content/early/2019/03/29/1818259116/tab-article-info
原文标题:Chemical synthesis rewriting of a bacterial genome to achieve design flexibility and biological functionality
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