基因组设计与合成:从复写到理性设计

摘要

基因组合成相关技术的进步推动人工基因组合成能力不断取得突破,合成基因组学成为了近年来的研究热点,逐步完成了病毒、原核生物基因组的全合成,真核生物基因组设计合成也取得了阶段性突破。在基因组合成的研究过程中,基因组设计的原则不断拓展,基因组设计的尺度由病毒及噬菌体基因组成功复写发展到蕈状支原体JCVI-syn3.0基因组大幅度简化,在真核生物酿酒酵母基因组合成中探索多种基因组设计原则。本文主要综述了人工基因组设计的相关进展,主要内容包括:(1)人工基因组密码子的改变:外源基因密码子的优化,密码子丰度转变原则的探究,大肠杆菌中密码子的删除;(2)人工标签的添加及应用:利用同义密码子替换在合成型基因组中添加标签以区分合成型与野生型基因组;(3)人工位点的添加:酿酒酵母合成型染色体重组系统的开发,优化及应用;(4)基因组简化方面的研究;(5)对基因组理性设计、基因组简化规律挖掘等进行了展望。