最后一條染色體成功創(chuàng)建 合成酵母基因組“拼圖”完成

科技日報北京1月24日電 （記者張佳欣）據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報道，包括澳大利亞麥考瑞大學(xué)在內(nèi)的國際科學(xué)家團隊，在合成生物學(xué)領(lǐng)域取得了重大成就，成功完成了世界上首個合成酵母基因組中最后一條染色體的創(chuàng)建，拼上了最后一塊“拼圖”。

這一成就標(biāo)志著國際酵母基因組合成計劃（Sc2.0）圓滿結(jié)束。2011年，來自中國、美國、英國、新加坡、澳大利亞等國的超200位科學(xué)家聯(lián)合啟動了Sc2.0計劃。該計劃是合成基因組學(xué)研究的標(biāo)志性國際合作項目，旨在重新設(shè)計并合成釀酒酵母的全部16條染色體（長約12Mb，1Mb是百萬堿基對）。這是人類首次嘗試對真核生物的基因組進行從頭設(shè)計合成。

團隊采用了包括CRISPR D-BUGS在內(nèi)的基因編輯技術(shù)，識別并糾正了影響酵母生長的遺傳錯誤。這些改變使該菌株能夠在高溫下利用甘油這一關(guān)鍵碳源進一步生長。

一項重要發(fā)現(xiàn)是，將遺傳標(biāo)記置于不確定基因區(qū)域附近會意外干擾關(guān)鍵基因的開啟和關(guān)閉方式，特別是在影響銅代謝和細胞分裂遺傳物質(zhì)等關(guān)鍵過程。這一發(fā)現(xiàn)對未來基因組工程項目具有重要意義，并為其他生物體的設(shè)計原則提供了重要參考。

基于這一發(fā)現(xiàn)，團隊合成了名為synXVI的染色體。至此，科學(xué)家在代謝工程和菌株優(yōu)化方面擁有了更多探索的可能性。該合成染色體具有多種功能，能夠加速開發(fā)出生物技術(shù)應(yīng)用方面能力更強的酵母。

借助該合成染色體的一些功能，團隊能按需生成遺傳多樣性。通過設(shè)計、構(gòu)建和調(diào)試工程染色體，他們將能創(chuàng)造出更具韌性的生物體，從而在氣候變化和未來大流行病的背景下，確保食品和藥品生產(chǎn)供應(yīng)鏈的安全，這可能會徹底改變生產(chǎn)藥物、可持續(xù)材料和其他重要資源的方式。

國際酵母基因組合成計劃完美收官，這在合成生物學(xué)的發(fā)展進程中意義深遠。合成生物學(xué)技術(shù)打破傳統(tǒng)生物學(xué)的邊界，對生物系統(tǒng)進行設(shè)計和構(gòu)建，應(yīng)用前景十分廣闊。在工業(yè)發(fā)酵領(lǐng)域，定制化的合成酵母有望帶來風(fēng)味更佳、品質(zhì)更優(yōu)的產(chǎn)品；在環(huán)境治理領(lǐng)域，通過合成特殊的微生物，有望進行塑料的高效降解和工業(yè)廢水的高效處理。不過，在擁抱技術(shù)進步的同時，也要加強對其監(jiān)管與評估，確保合成生物學(xué)技術(shù)安全、可持續(xù)地造福人類。