人工基因组的合成-合成生物学简介.docVIP

人工基因组的合成 化工学院 生物化工(硕) 2011207323 杨晓娜 摘要：由于基因组测序及DNA合成技术与工具的突破性进展,催生了“组装细胞基因”和“合成生物学”的出现。合成生物学（Synthetic Biology）就是以人工手段制造生物系统，与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。本文将从合成生物学的研究内容、工程本质、近年来的基础研究和应用研究以及合成生物学研究的意义等方面进行简单阐述。关键字：合成生物学、研究内容、工程本质、基础研究、应用研究、研究意义 Artificial genome synthesis Abstract: Because the breaktrough advances in genome sequencing and DNA synthesis technology and tools that gave birth to “the assembly cell gene and synthetic biology . Synthetic Biology is to make biological systems by artificial means, synthetic biology research direction is the opposite of traditional biology approach to study its internal structure through the anatomy of life.it is from the most basic elements of start to create parts step by step. Continuation the genes of a species and transferred them to other species in gene engineering, but synthetic biology aims to build artificial biological systems (artificial biosystem), so that they run the same as the circuit. In this article, the synthetic biology research, engineering nature, basic research and applied research in recent years as well as the meaning of the synthetic biology research is briefly addressed. Keywords: synthetic biology, research, engineering nature, basic research, applied research, research significance 1 合成生物学的研究内容 我们知道合成生物学即是通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统来解决能源、材料、健康和环境等问题，其研究内容主要包括以下几个方面[1,2] （1）工程化的功能模块 包括各种分子的合成与模块化、亚细胞模块、生物合成基因网络[3] 、代谢途径和信号途径和信号转导通路[4,5] 、转运机制等。 （2）接口 调整和修改输入输出过程、调整不同亚细胞组件间的层次化相互作用使得模块具有可拆装性 （3）开发平台 优化生物和非生物载体，达到提高工程系统效率、降低其维护成本和要求、提供某种特殊的鲁棒性及对环境的兼容性等目的。 （4）调控和通讯系统 包括生物部件的反馈、前馈机制，以及行为和通讯方式的模块化 （5）各种功能模块的仿真、预测算法和相应软件。利用计算机辅助技术是降低实验成本的复杂性的有利工具。 1．生物大分子的合成与模块化，如蛋白质的工程化改造与模块化、核酸分子的等人工合成，例如S.A.benner等人工制成了两种核苷——K和X，组成被其称为AEGIS的系统，而且证明了核苷酸的种类可以多达12种之多[6] 。 2．生物基因组的合成、简化和重构，包括人工合成全基因组，对生物基因组进行简化和重构。在这一方面，许多人做出了贡献，时间较近的如2008年，J.C.Venter小组合成了Mycoplasma genitalium生殖道支原体基因组[7] 。另外来