人工合成基因組

1、人工合成基因組第1頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日Genome transplantation in bacteria: changing one species to another天然完整基因組種間轉(zhuǎn)移: As a step toward propagation of synthetic genomes, we completely replaced the genome of a bacterial cell with one from another species by transplanting a whole genome as naked DNA. I

2、ntact genomic DNA from Mycoplasma mycoides（蕈狀支原體 ） large colony (LC), virtually free of protein, was transplanted into Mycoplasma capricolum（山羊支原體） cells by polyethylene glycol(PEG)-mediated transformation. Cells selected for tetracycline resistance, carried by the M. mycoides LC chromosome, contain

3、 the complete donor genome and are free of detectable recipient genomic sequences. These cells that result from genome transplantation are phenotypically identical to the M. mycoides LC donor strain as judged by several criteria.- Science. 2007 Aug 3; 317:632-8第2頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日合成基因組-Sc

4、ience論文Science 2 July 2010: Vol. 329. no. 5987, pp. 52 - 56 Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized GenomeDaniel G. Gibson,1 John I. Glass et alWe report the design, synthesis, and assembly of the 1.08megabase pair Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 genome starting from digi

5、tized genome sequence information and its transplantation into a M. capricolum recipient cell to create new M. mycoides cells that are controlled only by the synthetic chromosome. The only DNA in the cells is the designed synthetic DNA sequence, including watermark sequences and other designed gene

6、deletions and polymorphisms, and mutations acquired during the building process. The new cells have expected phenotypic properties and are capable of continuous self-replication. 第3頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日合成生命的基本操作程序第4頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日酵母中克隆細(xì)菌全基因組策略Nucleic Acids Research, 2010, Vol.

7、38, No. 8第5頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日酵母中克隆支原體全基因組Nucleic Acids Research, 2010, Vol. 38, No. 8第6頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日合成生命的關(guān)鍵步驟根據(jù)解讀的蕈狀支原體（M. mycoides）基因組DNA順序，文特爾團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了1078個(gè)DNA卡盒（cassette）,每個(gè)DNA卡盒長(zhǎng)1080bp，其末端有80bp的順序重疊.這些DNA卡盒由JCVI指定的公司lue Heron Biotechnology合成。隨后進(jìn)行三個(gè)操作步驟：第一步，從1078個(gè)DNA卡盒中每次取1

8、0個(gè)構(gòu)建了109個(gè)長(zhǎng)10kb的DNA卡盒. 第二步，從110個(gè)10kbDNA卡盒中每次取10個(gè)構(gòu)建了11個(gè)長(zhǎng)100kb的DNA卡盒.第三步，將11個(gè)長(zhǎng)100kb的DNA卡盒在酵母細(xì)胞中彼此連接裝配成完整的人工基因組,全長(zhǎng)1080kb,以酵母人工染色體（YAC）的形式擴(kuò)增。在酵母細(xì)胞中人工基因組DNA不發(fā)生甲基化，當(dāng)進(jìn)入受體細(xì)菌后將被受體限制酶降解,因此需要體外甲基化加以保護(hù)。酵母人工染色體（YAC）可以隨同染色體復(fù)制擴(kuò)增。因帶有標(biāo)記基因，可在篩選培養(yǎng)基上穩(wěn)定遺傳。從酵母細(xì)胞中分離擴(kuò)增的人工合成蕈狀支原體基因組DNA，隨后將人工合成基因組導(dǎo)入山羊支原體（Mycoplasma capricolum

9、）受體細(xì)胞，山羊支原體受體細(xì)胞中編碼限制性核酸內(nèi)切酶基因已失活。人工合成的蕈狀支原體基因組DNA在山羊支原體受體細(xì)胞中可以轉(zhuǎn)錄mRNA,并可翻譯成蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)化的山羊支原體受體細(xì)胞基因組DNA或者被蕈狀支原體限制性核酸內(nèi)切酶破壞，或者在細(xì)胞繁殖后丟失。在篩選培養(yǎng)基上，最后只生長(zhǎng)人工合成蕈狀支原體基因組的細(xì)胞克隆。最初的實(shí)驗(yàn)中，人工合成的基因組并沒有產(chǎn)上預(yù)想的結(jié)果，沒有細(xì)胞生長(zhǎng)。為此文特爾團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)合成的每個(gè)DNA卡盒中是否存在錯(cuò)誤的方法。他們將天然的11個(gè)100kb的DNA卡盒和人工合成的11個(gè)100 kb的卡盒進(jìn)行搭配重組，用于檢測(cè)人工合成的100kb卡盒中是否存在錯(cuò)誤. 凡是檢測(cè)到功

10、能有缺陷的人工卡盒，隨即進(jìn)行DNA測(cè)序，找出存在的突變并給予矯正, 確保進(jìn)入人工基因組合成的卡盒完全正確。First Self-Replicating Synthetic Bacterial Cell 20-May-2010 第7頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日合成生命操作圖解創(chuàng)造這個(gè)可復(fù)制的試驗(yàn)性單細(xì)胞生物花費(fèi)了4,000萬美元 取名 Synthia:人造兒 第8頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日合成基因組結(jié)構(gòu)圖第9頁，共10頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)52分，星期日人工合成基因組中的水印 The secret amino acid messages contained in watermarks that were embedded in the worlds first manmade bacterial genome.NCBI checked into the genetic sequence submitted by Venters Institute and found the watermarks hidden in plain sight. The five coded messages that will go down in history as embedded in the first syn