人工合成基因组

1、人工合成基因组第1页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日Genome transplantation in bacteria: changing one species to another天然完整基因组种间转移: 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（蕈状支原体 ） large colony (LC), virtually free of protein, was transplanted into Mycoplasma capricolum（山羊支原体） 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页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日合成基因组-Sc

4、ience论文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页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日合成生命的基本操作程序第4页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日酵母中克隆细菌全基因组策略Nucleic Acids Research, 2010, Vol.

7、38, No. 8第5页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日酵母中克隆支原体全基因组Nucleic Acids Research, 2010, Vol. 38, No. 8第6页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日合成生命的关键步骤根据解读的蕈状支原体（M. mycoides）基因组DNA顺序，文特尔团队设计了1078个DNA卡盒（cassette）,每个DNA卡盒长1080bp，其末端有80bp的顺序重叠.这些DNA卡盒由JCVI指定的公司lue Heron Biotechnology合成。随后进行三个操作步骤：第一步，从1078个DNA卡盒中每次取1

8、0个构建了109个长10kb的DNA卡盒. 第二步，从110个10kbDNA卡盒中每次取10个构建了11个长100kb的DNA卡盒.第三步，将11个长100kb的DNA卡盒在酵母细胞中彼此连接装配成完整的人工基因组,全长1080kb,以酵母人工染色体（YAC）的形式扩增。在酵母细胞中人工基因组DNA不发生甲基化，当进入受体细菌后将被受体限制酶降解,因此需要体外甲基化加以保护。酵母人工染色体（YAC）可以随同染色体复制扩增。因带有标记基因，可在筛选培养基上稳定遗传。从酵母细胞中分离扩增的人工合成蕈状支原体基因组DNA，随后将人工合成基因组导入山羊支原体（Mycoplasma capricolum

9、）受体细胞，山羊支原体受体细胞中编码限制性核酸内切酶基因已失活。人工合成的蕈状支原体基因组DNA在山羊支原体受体细胞中可以转录mRNA,并可翻译成蛋白质。转化的山羊支原体受体细胞基因组DNA或者被蕈状支原体限制性核酸内切酶破坏，或者在细胞繁殖后丟失。在筛选培养基上，最后只生长人工合成蕈状支原体基因组的细胞克隆。最初的实验中，人工合成的基因组并没有产上预想的结果，没有细胞生长。为此文特尔团队设计了一种检测合成的每个DNA卡盒中是否存在错误的方法。他们将天然的11个100kb的DNA卡盒和人工合成的11个100 kb的卡盒进行搭配重组，用于检测人工合成的100kb卡盒中是否存在错误. 凡是检测到功

10、能有缺陷的人工卡盒，随即进行DNA测序，找出存在的突变并给予矫正, 确保进入人工基因组合成的卡盒完全正确。First Self-Replicating Synthetic Bacterial Cell 20-May-2010 第7页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日合成生命操作图解创造这个可复制的试验性单细胞生物花费了4,000万美元 取名 Synthia:人造儿 第8页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日合成基因组结构图第9页，共10页，2022年，5月20日，10点52分，星期日人工合成基因组中的水印 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