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當(dāng)遺傳學(xué)家Ronald Davis十年前建議他的同事嘗試構(gòu)建一個人工酵母染色體，并將其整合進(jìn)活細(xì)胞中的時候，Jef Boeke其實(shí)并沒有特別在意，然而時隔多年，Boeke終于完成了這一構(gòu)想，合成了*個酵母功能性染色體，這是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)里程碑式成果。
研究人員在3月27日Science雜志上公布了這一研究成果，參與研究的包括來自中國，澳大利亞，新加坡，英國和美國等處的科學(xué)家，其中深圳華大基因，天津大學(xué)，清華大學(xué)負(fù)責(zé)了部分染色體合成。
2010年，引起諸多爭議的美國生物學(xué)家Craig Venter宣布合成了*個由一個合成的基因組所控制的細(xì)胞，這代表著世界上*人造生命細(xì)胞的誕生，是人類科學(xué)歷*的一個突破性成果。Science公布革命性成果：*合成基因組細(xì)胞
不過這項(xiàng)成果是在細(xì)菌中實(shí)現(xiàn)的，組裝真核生物基因組在此之前仍然是一個未完成的工作。研究建立了一個全功能的染色體，研究人員將其命名為synIII ，并成功地將這一染色體整合進(jìn)啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）。
之所以選擇酵母這種生物，是因?yàn)樗堑厍蛏媳谎芯康脄ui透徹的生物之一，酵母有16條染色體，共1200萬個核苷酸。此次合成的是酵母中zui小的一條染色體，包含調(diào)控酵母細(xì)胞配對和遺傳交換的基因，而且酵母中有約三分之一的基因（共6000個基因）與人類相似。
在這項(xiàng)研究中，研究人員采用了一種新技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了在不損失染色體活力和功能的基礎(chǔ)上，操控酵母DNA大片段，這種技術(shù)就是所謂的置亂技術(shù)（Scrambling Technique），能幫助科學(xué)家像洗牌一樣打亂基因。
研究人員說，利用這種技術(shù)，他們能更快的研發(fā)酵母合成菌株，用于制造罕見藥物，如生產(chǎn)某些疫苗，如乙肝肝炎。此外合成酵母還能用于生產(chǎn)更有效的生物燃料，如乙醇，丁醇和生物柴油。
在進(jìn)行置亂技術(shù)之前，研究人員首先需要評估synIII的健康情況，將其與天然酵母III進(jìn)行比較，從單個細(xì)胞到細(xì)胞群，比較它們的生長情況與活力。在19個不同的環(huán)境條件下進(jìn)行酵母繁殖，這些條件包括溫度，酸度的變化，和加入過氧化氫（一種DNA損傷化學(xué)劑），找到一個增長率保持不變的條件。
之后研究人員在125次細(xì)胞分裂后，在其中30個不同克隆細(xì)胞群中檢測synIII，其遺傳結(jié)構(gòu)在復(fù)制過程中要保持完整，Boeke博士說，一百萬次細(xì)胞分裂中出現(xiàn)一次染色體丟失時正常的，synIII的染色體丟失率只比天然的酵母III高出一點(diǎn)。
zui后研究人員成功地將一個帶有synIII的非配對細(xì)胞轉(zhuǎn)換成一個能配對的細(xì)胞（剔除了阻止配對的基因），這驗(yàn)證了置亂技術(shù)。
研究人員發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞的生長會更為緩慢，而其它某些具有不同基因組合的細(xì)胞則會非常快速地生長。例如，通過以不同方式重組DNA，研究人員希望能夠設(shè)計(jì)出可比天然酵母菌制造更多乙醇的或在困難的環(huán)境中生長得更好的酵母菌。這項(xiàng)工作確立了酵母菌這種選定的真核生物可作為設(shè)計(jì)合成真核生物基因組生物學(xué)的基礎(chǔ)。
Boeke博士表示，下一個這一研究小組將嘗試合成更大，更快和更便宜的酵母染色體，他的研究組正在著手組裝超過10,000個堿基對的大片段，他們還計(jì)劃進(jìn)一步分析染色體被打亂的synIII作用機(jī)制。