由化学合成基因组控制的细菌细胞的产生.doc

-巨碱基对支原体JCVI-、合成和组装,并将其移植到摩羯座受体细胞中,以产生仅由合成物控制的新分枝杆菌细胞。IC染色体细胞中唯一的DNA是设计的合成DNA序列,包括“水印”序列和其他设计的基因缺失和多态性,以及在构建过程中获得的突变。新的细胞具有预期的表型特性并且能够连续自我复制。在1977,Sanger和同事确定了噬菌体X174(1)的完整遗传序列,第一个DNA基因组被完全测序。十八年后,在1995,我们的团队是一个自我复制的细菌的第一个完整的基因序列,Haemophilusinfluenzae(2)。从这些早期的研究中,读取一系列物种的遗传顺序是指数增加的。在过去的25年中,快速数字化基因组信息的能力已经增加了八个数量级(3)。努力理解所有这些新的基因组信息已经产生了许多新的计算和实验范式,叶图遗传学知识仍然非常有限。没有一个单一的细胞系统具有不同的生物学作用。即使在简单的细菌细胞中,染色体是否包含完整的遗传图谱?Ifso,CabaCeMuleGeEngEngt系统是通过化学合成来复制的,只从计算机中包含的数字化DNA序列开始?我们对合成大的DNA分子和染色体的兴趣是在15年前的努力中完成的。这项工作在1995开始,我们测序的生殖支原体基因组,一个细菌的最小补充基因的任何已知的生物体能够独立生长在实验室。生殖支原体485个蛋白编码基因中有100以上在一次中断(4~6)时是可有可无的。我们开发了一种组装ValalsiZEdTeStudioEngRelayNeDaMnAlgules的策略,使我们能够从化学合成DN6AcDNA平均四个阶段组装一个合成的生殖***基因组。这是通过体外酶法和酿酒酵母体内重组的组合来完成的。整个合成基因组[582970碱基对(BP)]被稳定地生长为酵母着丝粒质粒(YCP)(7)。在受体细胞中移植和表达化学合成染色体。我们需要改进从酵母中提取完整染色体的方法。我们还需要学****如何将这些基因组移植到受体细菌细胞中,以建立只由合成基因组控制的细胞。因为生殖腺具有极慢的生长速率,我们转向两个生长较快的支原体菌种,(GM12)作为供体,以及毛蕊苔藓亚种卡氏菌(CK)作为受体。为了建立从酵母中移植合成基因组的条件和程序,我们开发了将细菌染色体作为酵母着丝粒质粒的方法,包括一个天然的分枝杆菌基因组(8,9)。然而,。我们发现供体和受体支原体有一个共同的限制系统。***化,因此在从本地供体细胞(10)移植过程中免受限制。然而,在酵母中生长的细菌基因组是未***化的,因此不受受体细胞的单一限制系统的保护。通过用纯化的***化酶***化供体DNA,我们克服了这种限制性障碍。粗蕈菌或摩羯提取物,或单纯破坏细胞限制系统(8)。我们现在已经结合了我们以前建立的所有程序,并报告了合成、组装、-,以创建由该合成基因组控制的新细胞。-。GM12(8,9,11)。另一种是通过在酵母中克隆和设计