仅用维持独立生命所需的基因创建最基本的细胞

研究人员设计并合成了一个最小的细菌基因组，它只含有维持生命所需的基因，组成它的基因只有473个。这项工作推进了该团队在2010年所发表的开创性研究。

在2010年的开创性研究中，他们构建并启动了第一个可自己复制的人造细菌细胞，它对基因组可用电脑设计、在实验室中以化学方法制备并被植入到一个受体细胞而产生一个仅由合成基因组控制的新型、可自我复制细胞的原则提供了证明。

在此之后，这一由Craig Venter和Clyde Hutchison领导的团队着手于他们的终极目标（一个从1995年以来就在追求的目标），即合成一个以最简单形式存在的只含有维持生命基因的最基本细胞；这项努力可帮助科学家们了解细胞中每个必需基因的功能。

为了开展这一工作，Venter、Hutchison和同事再次使用了支原体——这是在任何自我复制细胞中拥有已知最小基因组的细菌。2010年，研究人员合成了丝状支原体基因组。在此，研究人员根据现有的文献设计了以8个不同分段存在的假设最小基因组，它们中的每一段都可接受测试以准确地将基因组分划分为必需基因或非必需基因。

在这一设计-构建-测试过程中，研究人员还寻求发现准必须基因，即那些健壮生长所需但并非生命绝对需要的基因。在一系列的实验中，Venter、Hutchison和同事在众多基因中插入转座子（或外源基因序列）以干扰这些基因的功能，并以此确定哪些基因是细菌总体功能所必需的。他们对该合成、缩减的基因组进行削减，他们重复这样的实验直至再没有基因可被中断，而基因组也已小到尽可能的程度。重要的是，分析显示，某些最初被分类为“非必需”的基因实际上却是第二个发挥相同基本功能的基因。

因此，它们是需要留在最小基因组中的成对基因中的一员。一个被称作JCVI-syn3.0的最终版本的基因组由473个基因组成，这是一个到目前为止在自然界发现的比任何能自我复制细胞的基因组都更小的基因组。

研究人员设计的最小基因组缺乏所有修饰DNA和限制基因，而大多数基因所编码的是脂蛋白。相反，几乎所有的在基因组中参与读取及表达基因信息的基因以及涉及跨代保持基因信息的基因都被保留。

有趣的是，JCVI-syn3.0基因中有约31%的基因的精确生物学功能仍未被发现。然而，这些基因中有若干基因的数个可能的同源物在其它生物体中被发现，提示它们编码的是功能还有待确定的通用蛋白。JCVI-syn3.0平台代表了一个用于探索生命核心功能的多功能工具。


参考文献：Clyde A. Hutchison III,, Daniel G. Gibson, J. Craig Venter. Design and synthesis of a minimal bacterial genome. Science 25 Mar 2016. Vol.351, Issue 6280. Doi:10.1126/science.aad6253

本文来源于：生物360

欢迎关注中科紫鑫人事招聘相关信息：http://www.ngscn.com/index.php/Job/employ