합성생물학

합성생물학은 공학 원리를 생물학에 적용하는 학제간 과학입니다. 이는 분자, 세포 및 시스템 생물학의 발전을 기반으로 합니다.

합성생물학은 자연에 존재하지 않는 효소, 세포, 유전 회로 및 대사 경로와 같은 새로운 생물학적 구성 요소 또는 시스템을 구성하는 것을 목표로 합니다. 이는 기존 유기체의 게놈을 재설계하거나 완전히 새로운 게놈을 합성하여 수행할 수 있습니다.

합성 생물학에 중요한 두 가지 기술은 DNA 염기서열 분석과 DNA의 화학적 합성입니다. 염기서열분석은 자연에서 발견되는 유기체의 유전 물질을 연구하는 데 도움이 되며, 화학적 DNA 합성은 테스트를 위해 새로 설계된 염기서열을 구축하는 데 도움이 됩니다.

합성 생물학은 다른 유기체에서 발견되는 DNA를 단순히 재조합하는 것이 아니라 화학적으로 합성된 DNA 염기서열을 사용한다는 점에서 재조합 DNA 기술과 다릅니다. 합성된 염기서열은 자연에서 발견되는 염기서열을 기반으로 할 수도 있고, 완전히 새로운 것일 수도 있습니다.

또한 한 유기체나 세포에서 다른 유기체나 세포로 개별 유전자를 옮기는 유전 공학이나 유기체 자체의 DNA에 작은 변화를 일으키는 게놈 편집과도 다릅니다.

게놈 재설계(genome redesign)에서는 여러 유전자를 암호화하는 인위적으로 합성된 염기서열의 대규모 확장이 유기체의 게놈에 삽입됩니다. 재설계는 일반적으로 특정 문제를 해결하기 위해 수행됩니다.

예를 들어, 효모 사카로미세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae)는 저렴한 항말라리아 약물인 아르테미시닌(artemisinin)의 전구체를 생산하기 위해 박테리아와 식물 유전자를 사용하여 재설계되었습니다.

합성 생물학에는 전체 게놈을 설계하고 인공적으로 구성하는 것도 포함됩니다. 예를 들어, Mycoplasma genitalium의 박테리아 게놈은 인위적으로 구성되어 가장 큰 합성 DNA 구조를 만들었습니다.

이것은 DNA의 작은 카세트를 화학적으로 합성하고 결합함으로써 이루어졌으며, 이 카세트들은 소조립체로 합쳐지고 궁극적으로 자연에서 발견되는 DNA 복구 메커니즘인 상동 재조합을 사용하여 단일 게놈을 형성하기 위해 연결되었습니다.

또한 과학자들은 인공적으로 합성된 게놈을 사용하여 만든 단세포 유기체인 합성 생명체를 만들었으며, 그 염기서열은 자연에서 발견되는 유기체인 마이코플라스마 마이코이데스(Mycoplasma mycoides