합성생물학

합성 생물학은 공학, 분자 생물학, 세포 생물학 및 시스템 생물학과 같은 분야의 원리를 사용하는 학제 간 과학입니다. 여기에는 자연에서 기존 유기체를 리모델링하거나 단백질 또는 효소 생산, 생물 복원, 부가가치 거대분자 생산, 작물에 바람직한 형질 추가와 같은 응용 분야를 위해 완전히 새로운 합성 유기체를 구축하는 것이 포함됩니다.

황금쌀

황금쌀은 비타민 A의 전구체인 β카로틴이 풍부한 곡물을 생산하는 유전자 변형 벼 식물입니다. 벼 식물은 선천적으로 β카로틴을 생산할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 그러나 생산은 생산 경로의 일부가 곡물에서 꺼지기 때문에 잎에서만 발생합니다. 효소를 암호화하는 3개의 유전자(피토엔 합성효소, 파이토엔 데사투라제, 리코펜 β-시클라아제)를 벼 식물의 게놈에 삽입하면 쌀알에서 β카로틴 생성이 유발됩니다.

인공 게놈 및 유기체

완전히 새로운 합성 게놈의 구축은 게놈 리모델링보다 상대적으로 더 복잡하며, 이 방법론을 점진적으로 개발하기 위해 수년에 걸쳐 여러 가지 노력이 이루어졌습니다. 2002년에는 소아마비 바이러스에 대한 최초의 인공 바이러스 게놈이 합성되었습니다. 그러나 주요 돌파구는 2008년 Mycoplasma genitalium의 합성 박테리아 게놈을 합성한 것입니다. M.genitalium은 ~6,000,000 bp의 DNA에 암호화된 약 485개의 유전자를 가진 가장 작은 게놈 중 하나를 가지고 있기 때문에 이 방법론을 개발하기 위한 유기체로 선택되었습니다. 이 유전자 중 ~100개는 필수적이지 않았기 때문에 최소한의 합성 게놈을 만들기 위해 제거되었습니다.

개발된 방법론을 사용하여 이 연구자들은 한 걸음 더 나아가 합성 단세포 유기체를 만들었습니다. 이 합성 유기체의 게놈 염기서열은 Mycoplasma mycoides 에서 공급되었습니다.M의 게놈 크기이지만. mycoides는 M.genitalium보다 크며 성장 속도가 빠르기 때문에 이 실험에 선택되었습니다.

2017 년 효모 Saccharomyces cerevisiae의 게놈 부분 합성은 인공적으로 합성 된 게놈 목록에 가장 최근에 추가되었으며 연구원들은 현재 인간 세포주 게놈과 다른 식물 및 동물의 게놈을 합성하려고 시도하고 있습니다.합성 생물학에는 수많은 이점이 있지만 이를 둘러싼 몇 가지 윤리적 문제가 있습니다. 생물학 무기 개발을 위한 활용을 포함합니다.