合成生物學家報告了迄今為止對細菌基因組最廣泛的重組。這項壯舉今天在《科學》雜誌上描述，涉及重新利用大腸桿菌細菌3.8%的鹼基對。
科學家們用其他產生相同成分的序列替換了其64個遺傳密碼子（編碼氨基酸的序列）中的7個。他們透過合成55個片段的DNA來減少密碼子的數量，每個片段長50,000個鹼基對。他們尚未將這些片段重新組裝成功能性大腸桿菌。
儘管如此，由馬薩諸塞州波士頓哈佛醫學院的研究人員領導的團隊表示，這是推動工程改造具有新特性的生物體（如抗病毒感染）的一大步。包括哈佛大學的喬治·丘奇在內的合成生物學家於8月18日在《科學》雜誌上報告了他們的研究結果。他們說，這項工作也為人類基因組編寫計劃提供了一個原型，該計劃旨在合成人類基因組。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
重大變革
“這證明了這種 радикальное 重組是可行的，”丘奇說。
“從 64 個密碼子減少到 57 個密碼子，與自然界中存在的密碼子截然不同，”耶魯大學合成生物學家法倫·艾薩克斯說。他曾在耶魯大學與丘奇合作進行過之前的密碼子重編碼研究，但沒有參與這個專案。“這是展示遺傳密碼的可塑性以及如何透過重編碼的基因組從生物體中提取全新的生物功能和特性的重要一步。”
丘奇的實驗室和其他實驗室之前已經表明，有可能重編碼大腸桿菌中的單個氨基酸，從而使細菌能夠摻入自然界中不存在的氨基酸。這種經過重新程式設計的生物體對病毒感染具有高度抵抗力，因為它們不再包含病毒利用來生存的所有天然生物體共有的遺傳機制。也可以使它們完全依賴飲食中的合成氨基酸，以消除人們對重編碼細菌可能從實驗室逃逸並在野外造成破壞的擔憂。
我們擁有這項技術
最新研究中使用的重編碼是一個艱苦的過程，幾年前可能還不可能實現。在過去十年中，工程改造和合成 DNA 的速度大大提高，從而實現了更具雄心的基因工程專案。
“這個專案規模空前；這是有史以來產生的最大型的完全合成基因組，也是引入基因組的功能變化最大的一次，”曾在丘奇實驗室從事該專案、現任職於西雅圖華盛頓大學的合成生物學家馬克·拉霍伊說。
由加利福尼亞州拉霍亞 J. 克雷格·文特爾研究所的基因組企業家克雷格·文特爾領導的科學家於 3 月宣佈，他們建立了一個合成基因組，該基因組基於一個去除了所有不必要基因的細菌基因組。但該生物體的基因組比大腸桿菌的基因組小一個數量級。
丘奇和他的團隊現在正試圖將他們重編碼的大腸桿菌的 DNA 片段縫合成一個連續的基因組。然後，他們將測試這種重組的生物體是否能夠存活。丘奇說，目前尚不清楚這需要多長時間；他的實驗室成員估計，可能需要四個月到四年不等。
“這將是一項艱鉅的努力，但看起來它將會發生，”艾薩克斯說。
本文經許可轉載，並於2016 年 8 月 18 日首次發表。