遺傳密碼通常包含64個密碼子， 但現(xiàn)在來自哈佛大學(xué)的研究人員和同事們設(shè)計出了只包含57個密碼子的大腸桿菌基因組。研究小組描述了這一計算機(jī)生成的基因組，并報告了在實驗室中合成它的*階段。我們構(gòu)建出了真正突破基因組極限的東西。我們認(rèn)為這是全新的，并且我們正在設(shè)法了解它是否可行。  在這一預(yù)定57-密碼子的大腸桿菌基因組中，七個刪除的密碼子每個均被同義密碼子所替換。研究小組對這一項目抱有許多的目標(biāo)。研究人員提出，在將大腸桿菌的基因組削減到57個密碼子后，可以重建7個空白密碼子，用來導(dǎo)入非標(biāo)準(zhǔn)的氨基酸；這將為工業(yè)應(yīng)用構(gòu)建出更廣泛的蛋白質(zhì)打開大門。

重新編碼的基因組也可以賦予對病毒感染的抵抗力，用于生物控制：當(dāng)轉(zhuǎn)移RNAs (tRNAs)響應(yīng)的密碼子插入一個非標(biāo)準(zhǔn)氨基酸時，從野生型大腸桿菌或病毒中整合進(jìn)來的DNA不能用來成功地構(gòu)建蛋白質(zhì)。這能夠讓制藥業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)中培養(yǎng)的細(xì)菌對病毒具有免疫力，從而省下因為病毒污染造成的數(shù)十億美元的損失。此外，還可以將一個或多個空白密碼子重編碼為只能在實驗室中獲得的一種氨基酸，使得這一工程大腸桿菌在代謝上依賴于科學(xué)家們提供的培養(yǎng)基。

    為了設(shè)計出這一基因組，研究小組構(gòu)建出了一個軟件工具，在一段可以在實驗室合成的DNA中用同一密碼子來替代七個密碼子中的每一個。在3,548基因中這一重編碼基因組設(shè)計替換了62,214個密碼子。有了理論上的基因組，研究人員們開始在活細(xì)胞中測試他們的設(shè)計。他們將重編嗎基因組分為87個片段，每個大約50 kb的長度，平均包含40個基因，并將這一設(shè)計轉(zhuǎn)手給生物技術(shù)公司合成出了這一DNA。研究人員隨后開始將每個片段整合到獨立的大腸桿菌菌株中，刪除對應(yīng)的野生型DNA以檢測生存力。

大體上，你可以在體外合成出整個基因組，然后移植這一基因。研究小組開發(fā)出了一個管道獲取來自活細(xì)胞的實時反饋。

    在他們的論文中，研究人員回顧了對87個基因組片段中的55個（覆蓋了63%的重編碼基因組）進(jìn)行驗證的結(jié)果。這一重編碼基因組zui初的計算設(shè)計并不是很：當(dāng)刪除野生型DNA的片段時13個必需基因有殺死大腸桿菌的致命錯誤。盡管他們無法制造一個能充分運(yùn)行的57-密碼子大腸桿菌，但“如此規(guī)模的功能改變的基因組還沒有被探索過。該研究小組仍然必須完成對這些合成DNA的片段其余部分的驗證，然后在體內(nèi)將它們組合在一起。有望很快發(fā)表的下一篇論文將趕快完成這一基因組，開始測試病毒抗性一類的事情，看看我們可以加載多少氨基酸，證實生物控制。

    CRISPR-Cas9系統(tǒng)使得研究人員能夠編輯許多生物體和細(xì)胞類型的DNA序列。然而，科學(xué)家們也日益認(rèn)識到可以利用它來激活基因的表達(dá)。為此，他們構(gòu)建出了大量可激活Cas9蛋白的合成基因來研究基因功能或在潛在的治療方法中彌補(bǔ)不充足的基因表達(dá)。在發(fā)表于2016年5月23日Nature Methods雜志上的一項研究中，Church研究小組嚴(yán)格對比并列出了在來自人類、小鼠和果蠅等生物的各種細(xì)胞類型中zui常用的人造Cas9激活子。研究結(jié)果為科研人員提供了一個有價值的指南，使得他們能夠簡化研究努力。