跳动城乡网染色体是长DNA分子，它们共同形成基因组，包含生物体的所有遗传物质。技术的进步使科学家能够重新设计和构建不同的染色体序列，从而促进基因变异和性状之间联系的研究。
值得注意的是，酵母是理解基本细胞过程的重要模型生物，因为它在细胞水平上与植物和动物相似，而且更容易操作和研究。因此，重新设计和合成酵母基因组可以帮助科学家了解遗传变异对个体性状的影响，从而有可能阐明遗传疾病的机制。
怀着这一目标，来自新加坡国立大学临床和技术创新合成生物学(SynCTI)、合成生物学转化研究计划(SynBioTRP)和新加坡国立大学杨潞龄医学院生物化学系的科学家(新加坡国立大学医学院)合成了一种重新设计的酵母——XV染色体，包含105万个碱基对——亚洲最大的合成染色体。
该工作发表在《细胞基因组学》上。
由MatthewChang副教授领导的科学团队是合成酵母基因组计划(Sc2.0)的一部分，该计划是一个国际联盟，由世界各地的实验室组成，共同努力从头开始重新设计和构建所有16条酵母染色体。张教授团队的工作被视为合成生物学领域的一个重要里程碑。
在创建合成XV染色体(synXV)时，新加坡国立大学医学团队对原始DNA进行了广泛的重新设计，以纳入各种变化，从而产生了与天然序列截然不同的独特序列。
为了简化synXV的组装过程，该团队开发了一项突破性技术，称为CRISPR/Cas9介导的有丝分裂重组与核内复制(CRIMiRE)。这项创新技术显着加速了特定位点大染色体DNA片段的交换，从而使多个合成染色体片段能够同时组装并缝合在一起形成完整的合成XV染色体。
在生成合成酵母染色体后，CRIMiRE进一步允许将synXV与另一条酵母染色体进行有意混合和匹配。这会产生不同的基因组合用于研究，从而阐明遗传变异与个体性状之间的关联。
鉴于处理极长DNA序列的挑战，传统方法无法有效地改变序列。然而，CRIMiRE的使用简化了这一过程，将其缩短了十倍，有可能彻底改变为更复杂的生物体构建更大的合成染色体的方式。
“这一成就为理解生物过程的基本问题打开了大门，”马修·张副教授说。
“我们完成合成酵母染色体构建的过程是非凡的。我们不仅展示了我们在创建合成染色体方面的技术实力，而且现在能够快速地将它们重新配置成不同的设计以供进一步研究。这些合成染色体是我们的关键解开基本生物学问题的答案，提供突破性进步的潜力，最终可以深刻地造福人类，”他补充道。
“这项工作的成就有望为合成基因组学的未来进步铺平道路，特别是在更大、更复杂的染色体方面。这种方法有助于更好地破译和理解遗传疾病的机制，并有可能设计出治疗方法。”该论文的第一作者，SynCTI、SynBioTRP和新加坡国立大学医学生物化学系的研究助理教授FooJeeLoon博士补充道。
