requestId:68c454b84e2225.50564256.
人工設計與合成小基因組原核細胞
Venter 研究組于 2010 年報道了人工全合成和組裝 1.08 Mbp 的絲狀支原體 JCVI-syn1.0 基因組，并將其移植到受體山羊支原體細胞，創造出新的細胞具有絲狀支原體細胞的信息和特征。這是一個龐大的工程，參與該全息投影項目有 20 多人，歷經了 15 年，花費了 4 000 品牌活動萬美元，從平面設計而最終完成了這一重大的人工合成基因組的任務。在全基因組合成和拼接中，需要多展覽策劃級的質量監控，以保證合成出來的基因組序列的精確性。例如，Venter 團隊曾經因為一個堿基的錯誤而使得細沈浸式體驗胞不能存活——在調控染色體復制的生存必需基因 dnaA 中的一個堿基缺失造成基因的讀碼包裝盒框移位，一個小的錯誤曾經耽誤了他們不少的時間。這個例子表明細胞的存活是開幕活動需要精確調控的。Venter 等人合成的基因組幾乎跟天然的基因組一樣，要理解、設計和改造生命系統，僅僅拷貝并合成一個天然的小舞臺背板基因組是不夠的。
那么如何設計并合成一個比天然更小的基因組呢？Venter 團隊從全合成的生長比較快的 1.08 Mbp 的絲狀支原體 經典大圖JCV經典大圖I-syn1.0 基因組出發，通過大型公仔多輪的設計—合成—測試，最后成功合成出了 531 kbp 且可存人形立牌活的最小基因組的 JCVI-syn3.0。這個 3.0 版本比天然最小的 583 kbp 的生殖道支原體基因組更小，生長卻是更快，代時僅有后者的 1/5。這被認為是接近于最小基因組的版本了。
這個成功的背后是超大量的設計、合成和測試工作。首先，他們發現基于已有知識設計最小基因組是不可行的。通過整合現有的轉座子攤位設計突變和敲除數據，以及分子生物學累積的知識，從 1.08 Mbp 的絲狀支原大圖輸出體基因組 JCVI-syn場地佈置1.0 中找到了可敲除的 440 個生存非必需基因，使得基因組減小到了 483 kbp。他們將這個預設的 483 kbp 的最小基因組分成 8 個大段，分別合成和測試功能。結果 8 個大段中僅 1 個大段是有功能的，但是該段的設計改造使得細菌生長很不好。導致前期的設計失敗的一個重要原因是在生存必需基因（e）及非必需基因（n）之間，還存在對生長重要的準-生存必需基因。根據準-生存開幕活動必需基因對生長的影響情況，他們還分了非常影響生長的基因（ie）、影響生長的基因（i），以及輕微影響生長的基因（in）。他們認為應該保留生存必需的基因 e 以及影響生長的 ie 和 i，只把基本不影響生長的VR虛擬實境 in 和 n 作為敲除的備選基因。除了準-生存必需基因之外，還存在執行生存必需功能的冗余基因。比如，基互動裝置因 A 和 B 都能執行生存必需功能 E，單敲除 A 或者 B 都不影響生存必需功能 E，那么我們一般會認參展為 A 和 B 都是生存FRP非必需的。但是 A 和 B 的同時缺失將包裝設計導致生存必需功能 模型E 的缺失而使得細菌不能存活。因此，需要大量的測試工作來尋找這些準-生存必需基因，以及執行生存必需功能的冗余基因。
值得注意的是，在基因組減小的過程中，基因組大小和生長速度之間有一個平沈浸式體驗衡。隨著基因組模型的啟動儀式減小，生長速度急速減慢。人工設計及合成出來的 531 kbp 經典大圖支原體最小基因組 JCVI-syn3.0 代時為 180 min，比 1.08 道具製作Mbp 的支原體基因組 JCVI-syn1.0 的 60 min 的代時要慢很多。并且，它不像出發菌株那樣可以在液體培養基中形成均一的混懸液，而是容易沉淀。顯微鏡和電鏡下可以看到JCVI-syn3.0 細胞容易形成長的細絲狀的網絡結展場設計構，也會形成大的泡囊體。因此，這個接近于最小基因組的細胞的生長還是有缺陷的，不那么完美。但是，無論如何，這是一個成功設計與合成最啟動儀式小基因組的范例。
TC:08designfollow