合成酵母基因组“拼图”完成
发布时间: 2025-01-25 09:22:51
科技日报北京1月24日电（记者张佳欣）据最新一期《自然·通讯》杂志报道，包括澳大利亚麦考瑞大学在内的国际科学家团队，在合成生物学领域取得了重大成就，成功完成了世界上首个合成酵母基因组中最后一条染色体的创建，拼上了最后一块“拼图”。
酿酒酵母的彩色扫描电子显微照片。科学家从酿酒酵母中创建了世界上第一个合成真核基因组和一个新发现的tRNA新染色体。图片来源：genengnews网站
这一成就标志着国际酵母基因组合成计划（Sc2.0）圆满结束。2011年，来自中国、美国、英国、新加坡、澳大利亚等国的超200位科学家联合启动了Sc2.0计划。该计划是合成基因组学研究的标志性国际合作项目，旨在重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体（长约12Mb，1Mb是百万碱基对）。这是人类首次尝试对真核生物的基因组进行从头设计合成。
团队采用了包括CRISPR D-BUGS在内的基因编辑技术，识别并纠正了影响酵母生长的遗传错误。这些改变使该菌株能够在高温下利用甘油这一关键碳源进一步生长。
一项重要发现是，将遗传标记置于不确定基因区域附近会意外干扰关键基因的开启和关闭方式，特别是在影响铜代谢和细胞分裂遗传物质等关键过程。这一发现对未来基因组工程项目具有重要意义，并为其他生物体的设计原则提供了重要参考。
基于这一发现，团队合成了名为synXVI的染色体。至此，科学家在代谢工程和菌株优化方面拥有了更多探索的可能性。该合成染色体具有多种功能，能够加速开发出生物技术应用方面能力更强的酵母。
借助该合成染色体的一些功能，团队能按需生成遗传多样性。通过设计、构建和调试工程染色体，他们将能创造出更具韧性的生物体，从而在气候变化和未来大流行病的背景下，确保食品和药品生产供应链的安全，这可能会彻底改变生产药物、可持续材料和其他重要资源的方式。
国际酵母基因组合成计划完美收官，这在合成生物学的发展进程中意义深远。合成生物学技术打破传统生物学的边界，对生物系统进行设计和构建，应用前景十分广阔。在工业发酵领域，定制化的合成酵母有望带来风味更佳、品质更优的产品；在环境治理领域，通过合成特殊的微生物，有望进行塑料的高效降解和工业废水的高效处理。不过，在拥抱技术进步的同时，也要加强对其监管与评估，确保合成生物学技术安全、可持续地造福人类。
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