科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣
據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報(bào)道，包括澳大利亞麥考瑞大學(xué)在內(nèi)的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，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(gè)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(jì)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(dòng)了Sc2.0計(jì)劃。該計(jì)劃是合成基因組學(xué)研究的標(biāo)志性國際合作項(xiàng)目，旨在重新設(shè)計(jì)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(duì)）。這是人類首次嘗試對(duì)真核生物的基因組進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)合成。
團(tuán)隊(duì)采用了包括CRISPR D-BUGS在內(nèi)的基因編輯技術(shù)，識(shí)別并糾正了影響酵母生長的遺傳錯(cuò)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(jìn)一步生長。
一項(xiàng)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(huì)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(xì)胞分裂遺傳物質(zhì)等關(guān)鍵過程。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)未來基因組工程項(xiàng)目具有重要意義，并為其他生物體的設(shè)計(jì)原則提供了重要參考。
基于這一發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)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(qiáng)的酵母。
借助該合成染色體的一些功能，團(tuán)隊(duì)能按需生成遺傳多樣性。通過設(shè)計(jì)、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(huì)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。
總編輯圈點(diǎn)
國際酵母基因組合成計(jì)劃完美收官，這在合成生物學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中意義深遠(yuǎn)。合成生物學(xué)技術(shù)打破傳統(tǒng)生物學(xué)的邊界，對(duì)生物系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)步的同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)其監(jiān)管與評(píng)估，確保合成生物學(xué)技術(shù)安全、可持續(xù)地造福人類。
