人工合成基因组

根据解读的蕈状支原体（ 基因组DNA顺序， DNA顺序 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 1078个DNA卡盒 cassette） 每个DNA卡盒长1080bp 卡盒（ DNA卡盒长1080bp， 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 的顺序重叠. DNA卡盒由JCVI指定的公司 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， 1078个 合成。 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10个构建了109个长10kb DNA卡盒 第二步， 110个 10个构建了109个长10kb的 卡盒. 卡盒中每次取10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， 卡盒中每次取10个构建了11个长100kb 卡盒. 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 个长100kb 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 全长1080kb,以酵母人工染色体（YAC）的形式扩增。 1080kb,以酵母人工染色体 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， DNA不发生甲基化 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） 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。 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 DNA， 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（ 受体细胞， 成基因组导入山羊支原体（Mycoplasma capricolum）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。 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, DNA在山羊支原体受体细胞中可以转录mRNA,并可翻 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 DNA或者被蕈状支原体 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， 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。 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 DNA卡盒中是否存在错误的 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 100kb的DNA卡盒和人工合成的11个 11个 卡盒和人工合成的11 kb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. 100kb卡盒中是否存在错误 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. 凡是检测到功能有缺陷的人工卡盒，随即进行DNA测序， DNA测序 凡是检测到功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。 变并给予矫正, 确保进入人工基因组合成的卡盒完全正确。 Self20-MayFirst Self-Replicating Synthetic Bacterial Cell 20-May-2010
Daniel G. Gibson,1 John I. Glass et al
We report the design, synthesis, and assembly of the 1.08–mega–base pair 1.08–mega– Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 genome starting from digitized genome JCVIsequence 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 deletions and polymorphisms, and mutations acquired during the building process. The new cells have expected phenotypic properties and are capable of continuous self-replication. self-
人工生命— 人工生命—artificial life
2007年 2007年6月 美国科学家克雷格•文特尔和他领导的研究小组宣布， 美国科学家克雷格•文特尔和他领导的研究小组宣布， 他们首次实现了完整的基因组在物种间的移植， 他们首次实现了完整的基因组在物种间的移植，这一成功为首个 人造生命」的降生奏响了序曲。 「人造生命」的降生奏响了序曲。 文特尔说，这次成功让他向着制造出首个「人造生命」 文特尔说，这次成功让他向着制造出首个「人造生命」又迈进一 他将在几个月内利用人工合成的基因组展开类似的移植试验， 步，他将在几个月内利用人工合成的基因组展开类似的移植试验， 实现科研史上零的突破。如果试验成功， 实现科研史上零的突破。如果试验成功，文特尔就能宣布他造出 全球第一个「合成生命」形式。 全球第一个「合成生命」形式。 2010年 20日 not2010年5月20日 J. Craig Venter Institute (JCVI), a notforfor-profit genomic research organization, published results today describing the successful construction of selfthe first self-replicating, synthetic bacterial cell. The team synthesized the 1.08 million base pair(1080kb) chromosome of a modified Mycoplasma mycoides genome. The JCVIsynthetic cell is called Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 and is the proof of principle that genomes can be designed in the computer, chemically made in the laboratory and transplanted into a recipient cell to selfproduce a new self-replicating cell controlled only by the synthetic genome. This research will be published by Daniel Gibson et al in the May 20th edition of Science Express and will appear in an upcoming print issue of Science.
合成 生命 的基 本操 作程 序
酵母 中克 隆细 菌全 基因 组策 略
Nucleic Acids Research, 2010, Vol. 38, No. 8
酵母中克隆支原体全基因组
Nucleic Acids Research, 2010, Vol. 38, No. 8
合 成 生 Hale Waihona Puke Baidu 的 关 键 步 骤
Genome transplantation in bacteria: changing one species to another
天然完整基因组种间转移: 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. Intact 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） 山羊支原体） cells by polyethylene glycol(PEG)glycol(PEG)mediated transformation. Cells selected for tetracycline resistance, carried by the M. mycoides LC chromosome, contain 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; 317:632-8 317:632-
合成基因组---Science论文 合成基因组---Science论文
Science 2 July 2010: Vol. 329. no. 5987, pp. 52 - 56
Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome
合 成 生 命 操 作 图 解
取名 Synthia:人造儿 人造儿
创造这个可复制的试验性单细胞生物花费了4,000万美元 万美元 创造这个可复制的试验性单细胞生物花费了
合 成 基 因 组 结 构 图
人工合成基因组中的水印 人工合成基因组中的水印
The secret amino acid messages contained in "watermarks" that were embedded in the world’s first manmade bacterial world’ genome. NCBI checked into the genetic sequence submitted by Venter’s Venter’ Institute and found the watermarks hidden in plain sight. The five coded messages that will go down in history as embedded in the first synthetic genome VENTERINSTITVTE CRAIGVENTER HAMSMITH CINDIANDCLYDE GLASSANDCLYDE 代表5个作者: 代表5个作者: Craig Venter, Hamilton Smith, John Glass, Clyde Hutchison