科学家们已经合成了面包酵母的16条染色体中的一条。图片来源：Knorre/shutterstock 在合成生物学领域向前迈出的重要一步中，研究人员构建了一条合成酵母染色体——这是有史以来第一个来自真核细胞的染色体。这可以帮助遗传学家更好地了解基因组的工作方式，并扩展合成生物学的现有界限，以制造新型药物、更高效的生物燃料，甚至可能酿造出更好的啤酒。与原核细胞（如细菌）不同，后者只有一团DNA在中间，真核细胞包含一个细胞核和一个更复杂的基于染色体的DNA排列。这些细胞构成了所有更复杂的生命，包括动物和植物。研究人员之前已经合成了细菌DNA，但这是他们第一次能够合成真核生物的更大更复杂的DNA。相关染色体属于良好的老式面包酵母，它是许多合成生物学实验的核心。研究人员专注于酵母的16条染色体之一：控制交配和遗传变化的3号染色体。
改变染色体
在创建合成版本时，研究人员对染色体进行了50,000次更改。他们去除了不编码蛋白质的“垃圾DNA”和其不稳定移动经常引发突变的“跳跃DNA”。为了真正磨练酵母的生长，他们还取消了数万个未参与繁殖的重复碱基对。许多计算机和本科生研究人员被雇用来构建和连接所有273,871个碱基对。然后，他们对这种定制的酵母染色体进行了测试。他们构建了他们创建的理想化序列，然后将染色体整合到其他正常的酵母细胞中。除了一个案例外，细胞的生长和行为与正常的酵母细胞几乎没有区别。
定制酵母染色体的示意图。图片来源：Annaluru et al. 然后，研究人员更自由地开始对染色体进行更改，这些更改是在他们专门设计用于操作的位点进行的。 通过这一点，他们发现他们可以命令酵母更快或更慢地生长。 他们今天在科学杂志上发表了他们的结果。
未来应用
合成生物学家已经在使用面包酵母 生产生物燃料、乙型肝炎疫苗和抗疟药物。 能够构建合成版本，而不必操纵现有的酵母，可以极大地扩展这些技术的可能性。 凭借合成染色体提供的定向控制，应用于整个基因组，合成生物学中以前的障碍可能很容易克服。 但是，与许多类型的基因研究一样，此时的未知数远大于已知数。 这种染色体只是酵母的16种染色体之一。 但是，世界各地的研究团队已经在研究其他15种。
