学生从零开始构建首个真核生物染色体

这项壮举是合成生物学领域的一个里程碑式成就

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今年三月,约翰·霍普金斯大学“构建基因组”课程的本科生宣布,他们已经从零开始制造出酵母染色体——同时也创造了历史。这是有史以来第一次有人合成复杂生物的染色体,是合成生物学领域的一个里程碑式成就。这也是被称为 DIY 生物运动的一大胜利。

目标是 3 号染色体,它控制着酵母的性繁殖,拥有 316,617 个 DNA 字母碱基对——A 代表腺嘌呤,G 代表鸟嘌呤,C 代表胞嘧啶,T 代表胸腺嘧啶。为了合成它,学生们走了一条捷径:他们只构建了被认为是必要的或非重复的部分。由此产生的染色体有更易于管理的 272,871 个碱基对。正如《科学》杂志报道的那样,带有新基因的酵母在大小和生长方面与普通酵母一样茁壮成长。

纽约大学的生物学家杰夫·博克说:“它们生长良好。”他帮助领导了这项研究,作为合成酵母 2.0 项目的一部分——该项目旨在为酵母构建合成基因组,这将使科学家几乎完全控制它。博克和其他人计划在未来几年内培养这批酵母数千代,以观察它们随时间的进化,这将使科学家们更好地理解基础生物学,从“垃圾 DNA”的作用到生存所需的绝对最少遗传密码。“问题是无穷无尽的,”博克说。


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目前的工作仅完成了创建完全合成酵母基因组(总共有 16 条染色体)的 3%,还需要很多年才能完成。如果完成,合成酵母可能是第二个基因组从零开始构建的生物体——J. 克雷格·文特尔研究所于 2010 年构建了细菌的基因组。

这也可能是人类与酿酒酵母数千年共生关系中的一项突破,酿酒酵母是面包和葡萄酒的制造者。今天的酵母为药物、生物燃料和其他特种产品大量生产人类蛋白质。博克认为,能够微调这种微观真菌的基因组可能会带来更好的啤酒或可持续化学品。酵母之后呢?“果蝇?蠕虫?我们不确定接下来是什么。”

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