
真核生物基因修饰的最大规模(定量和定性)实验仍在继续。
一个由200多名科学家组成的国际小组在《科学》杂志上
发表了
合成酵母计划(Sc2.0)的最新结果,其最终目标是利用完全合成的基因组创建
面包酵母 。 目前,已经合成了6条染色体,取代了它们的天然对应物。 所得的酿酒酵母生物非常可行,并具有几种预定的复杂设计特性。
真核生物-“正常核”-生物体,其中遗传物质被包裹在被膜膜围绕的单独的细胞器-细胞核中。 简而言之,所有不是细菌(它们没有核)的生物都是真核生物。 酵母是普通人(只要记住面包和啤酒的制作方法)和生物技术人员的真核生物的典范。 作为所谓的模式生物,酵母菌具有研究真核细胞生命基本过程的最佳特性。 毫无疑问,Sc2.0团队选择了这种前所未有的干预手段。
研究小组宣布,新基因组的基本设计原理是在维持“野生物种”表型(S288C亚种自然变异的外部特征),引入诱导的基因组“运动性”和消除基因组不稳定性来源之间取得平衡。
指定用于子命令合成的染色体通过保存基因本身来实现表型的保存。 他们决定不改变其在染色体上的顺序和数目,除了某些重要的特定群体。
通过SCRaMbLE重组系统可以实现基因组“流动性”的诱导,当将特定信号施加于战略位点上专门引入基因组的loxPsym区域时,该系统可改组染色体区域。 这使得有可能在整个基因组的规模上模拟一种全局的“大”进化机制。 同时,科学家试图去除诸如移动元件之类的大规模基因组进化源,在某些条件下,它们自身“复制粘贴”或“捕获”本身会产生无法预测的结果。 可以说,科学家将酵母基因组的宏观进化从偶然的手中带入了自己的手中。
密码本身的其他变化包括将转移RNA基因分配到一个单独的新染色体,去除许多内含子,在基因组中包含特殊标签以方便区分细胞中的合成和天然染色体,以及包含特殊部分以简化染色体组装。 区分合成基因组与天然基因组的区域之间的平均距离很小-大约400个碱基对的DNA。
然而,尽管有其所有的革命性,但合成并不是从零开始的,而是通过去除新的区域并将其连接到天然染色体上(层次重组)而实现的。 为了加快此过程,在不同国家/地区分配了不同的染色体用于子命令的合成。 一个细胞中几个人工染色体的组装也可以分层进行。
利用表型,结构和功能基因组学的方法,科学家确信合成酵母的正常功能。 监视项目成功的这些方法之一是染色体的接触分析。 现代的Hi-C方法使我们能够通过计算彼此之间以及在不同区域中彼此之间的染色体接触概率来分析核的内部结构。 这种可视化的三维版本清楚地表明,尽管人工染色体缩短了(去除了内含子)并插入了设计染色体,但它们在核中的位置与自然染色体相似。 在下面的插图中,每个染色体都是一对不同长度的分支,它们沿着其长度的某个点(着丝粒)(A上方的白色圆圈)悬挂着。 在B,C和D上以颜色突出显示的人工染色体通常在位置和方向上均与它们在A上的对应染色体相对应。 应该注意的是,这种可视化恰好是数十亿个细胞的平均概率,因此,所显示的不是分支的“位置”,而是与psi力学模块中psi功能模块的平方遥相关的事物。

组装工作过去和现在都是“自下而上”进行的,包括完整的计算机建模,逐步的部分综合以及随后的调试。 目前,团队尚未遇到严重的基本错误,这些错误会质疑项目的可能性或设计的理论基础。
合成酵母项目-当今人类最重要的“创造行为”。 现在,酵母不仅将成为研究最多的真核生物,而且还将成为支点,您可以通过创建酵母来学习。 如果不尝试写人生书,就很难理解。
该团队计划在2017年底之前完成车身的组装。