来自英国的科学家团队，包括来自诺丁汉大学和伦敦帝国理工学院的顶尖专家，成功构建了一条合成染色体。这一成就是旨在创建世界上第一个合成酵母基因组的重大国际倡议的一个重要里程碑。
英国科学家完成了第一个合成酵母基因组的合成染色体，标志着合成生物学的重大进步，对医学、生物能源和生物技术具有广泛的影响。
来自英国的科学家团队，包括来自诺丁汉大学和伦敦帝国理工学院的顶尖专家，成功构建了一条合成染色体。这一成就是旨在创建世界上第一个合成酵母基因组的重大国际倡议的一个重要里程碑。
这项发表在《Cell Genomics》上的工作代表了英国团队完成了酵母基因组 16 条染色体之一，这是合成生物学有史以来最大的项目的一部分；国际合成酵母基因组合作。
这项名为“Sc2.0”的合作是一个为期 15 年的项目，涉及来自世界各地（英国、美国、中国、新加坡、英国、法国和澳大利亚）的团队，共同努力制造所有酵母的合成版本。染色体。除了这篇论文之外，其他团队今天还发布了另外 9 篇出版物，描述了他们的合成染色体。基因组计划——有史以来最大的合成基因组——预计将于明年最终完成。
项目进展及意义
这项工作首次构建了真核生物的合成基因组，真核生物是一种有细胞核的活生物体，例如动物、植物和真菌。酵母是该项目选择的生物体，因为它具有相对紧凑的基因组和将 DNA 缝合在一起的先天能力，使研究人员能够在酵母细胞内构建合成染色体。
人类使用酵母有着悠久的历史，几千年来，人类已经将其驯化用于烘焙和酿造，最近，将其用于化学品生产，并作为我们自身细胞如何工作的模型生物体。这种关系意味着我们对酵母遗传学的了解比任何其他生物体都要多。这些因素使酵母成为明显的候选者。
由诺丁汉大学的 Ben Blount 博士和伦敦帝国理工学院的 Tom Ellis 教授领导的英国团队现已报告完成了他们的染色体，即合成 XI 染色体。构建染色体的项目耗时 10 年，构建的 DNA 序列由大约 660,000 个碱基对组成，这些碱基对是构成 DNA 代码的“字母”。
合成染色体已经取代了酵母细胞的天然染色体之一，并且经过艰苦的调试过程，现在允许细胞以与天然细胞相同的适应水平生长。合成基因组不仅可以帮助科学家了解基因组的功能，而且还将有许多应用。
Sc2.0 合成基因组不是自然基因组的直接复制，而是具有新功能，赋予细胞自然界中未发现的新能力。其中一项功能使研究人员能够迫使细胞重组其基因内容，从而创造出数百万个具有不同特征的不同版本的细胞。然后可以挑选出具有改进特性的个体，用于医学、生物能源和生物技术领域的广泛应用。这个过程实际上是一种超级进化的形式。
应用和未来潜力
该团队还表明，其染色体可以重新用作研究染色体外环状DNA（eccDNA）的新系统。这些是自由浮动的 DNA 环，已经从基因组中“环出”，并且越来越多地被认为是衰老的因素，也是许多癌症（包括胶质母细胞瘤脑肿瘤）恶性生长和化疗耐药性的原因。
本·布朗特博士是该项目的首席科学家之一，也是诺丁汉大学生命科学学院的助理教授。他说：“合成染色体本身就是巨大的技术成就，但也将为我们如何研究和应用生物学开辟大量新能力。其范围包括从创造新的微生物菌株以实现更绿色的生物生产，到帮助我们了解和对抗疾病。
“合成酵母基因组计划是大规模科学的一个极好的例子，它是由来自世界各地的大量研究人员完成的。参与如此巨大的努力是一次很棒的经历，所有参与者都在朝着同一个共同目标努力。”
伦敦帝国理工学院合成生物学中心和生物工程系的汤姆·埃利斯教授说：“通过构建从端粒到端粒的重新设计的染色体，并证明它可以很好地取代天然染色体，我们团队的工作为设计染色体奠定了基础。为植物和动物等复杂生物体制造合成染色体甚至基因组。”
参考文献：
“Synthetic yeast chromosome XI design provides a testbed for the study of extrachromosomal circular DNA dynamics” by Benjamin A. Blount, Xinyu Lu, Maureen R.M. Driessen, Dejana Jovicevic, Mateo I. Sanchez, Klaudia Ciurkot, Yu Zhao, Stephanie Lauer, Robert M. McKiernan, Glen-Oliver F. Gowers, Fiachra Sweeney, Viola Fanfani, Evgenii Lobzaev, Kim Palacios-Flores, Roy S.K. Walker, Andy Hesketh, Jitong Cai, Stephen G. Oliver, Yizhi Cai, Giovanni Stracquadanio and Tom Ellis, 9 November 2023, Cell Genomics. DOI: 10.1016/j.xgen.2023.100418除了诺丁汉大学和伦敦帝国理工学院的领衔外，英国团队还包括来自英国爱丁堡大学、剑桥大学和曼彻斯特大学，以及美国约翰霍普金斯大学和纽约大学朗格尼健康学院以及国立大学的科学家墨西哥自治州，墨西哥克雷塔罗州。 这项工作由 BBSRC 资助。