作为合成生物学的重要组成部分，合成基因组学通过对生命体基因组的设计与合成，创建出可再造、可调控、可预测的人工合成生命体，在拆解-重装-解析的过程中探索传统方法难以研究的科学问题，为面临的资源、能源、健康、环境和安全等重大挑战提供新的解决方案。随着合成基因组学的快速发展，研究人员目前已经实现了病毒、细菌等物种的全基因组合成和真核生物酿酒酵母多条染色体的合成。2016年，基因组编写计划（Genome Project- Write）发起对更多、更复杂的基因组（如人基因组）的合成。这是一项极具挑战的研究计划，因为高等生物基因组的规模和复杂程度是单细胞生物无法比拟的，新的合成组装和移植复活技术亟待开发。其中，结合高等生物基因组规模和遗传操作周期，100 kb级甚至更长的DNA序列更适合于高等生物基因组的迭代合成。但目前，商业途径可获得的DNA片段通常小于5 kb，更长的序列的合成成本将大幅度增加，严重阻碍其他领域的科学家加入到合成基因组学的研究行列。针对这一现状，部分研究者正在开发全新的DNA合成方法，以期实现行业革新。与此同时，开发长DNA片段的高效组装策略则是现阶段降低成本的另外一种解决方案。近日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所戴俊彪课题组在Science China life sciences 发表了题为“Efficient de novo assembly and modification of large DNA fragments”的研究论文，详细阐述了百kb级DNA的高效组装和修饰策略，建立了从序列拆分-小片段合成-DNA组装-长片段富集纯化的全流程技术平台，为高等生物基因组的合成重构和大型功能性代谢基因簇的高效构建提供一个重要技术路径。之前，戴俊彪课题组利用长线性染色体的级联合成策略，实现了目前为止最长的真核生物染色体的设计与合成(Zhang et al., 2017)，相关研究成果入选了2017年中国科学十大进展。在本研究中，研究人员结合了酿酒酵母和大肠杆菌两个系统，建立了从DNA碎片向百kb级序列的高效组装策略，在多组百kb DNA组装中均获得超过15%的组装效率；同时，利用内切酶I-SceI，开发了具有普适性的百kb 级序列的高效修饰策略，采用两步体内修饰方法，有效避免了体外操作对于长DNA序列的损伤，可后续应用于Mb级序列的无痕修饰。中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所姜双英副研究员和唐园玮研究助理为该文章的共同第一作者，戴俊彪研究员为通讯作者。Zhang W, Zhao G, Luo Z, Lin Y, Wang L, Guo Y, Wang A, Jiang S, Jiang Q, Gong J, et al. (2017). Engineering the ribosomal DNA in a megabase synthetic chromosome. Science 355:
jiang, S., Tang, Y., Xiang, L., Zhu, X., Cai, Z., Li, L., Chen, Y., Chen, P., Feng, Y., Lin, X., et al. (2021). Efficient de novo assembly and modification
of large DNA fragments. Sci China Life Sci 64, https://doi.org/10.1007/s11427-021-2029-0
![]()
戴俊彪，中国科学院深圳先进技术研究院研究员，合成生物学研究所副所长。课题组主要研究方向为开发基因和基因组的合成、组装及转移技术，通过基因组的设计构建解析基因组相关的重大生物学问题，并进行合成生物的改造和应用等研究。实验室近期相关研究成果发表在Science、Cell Research、Nature Communications、Genome Biology、Developmental Cell、PNAS等国际知名期刊。实验室设计并构建了迄今世界上最长的真核生物染色体，相关成果发表在2017 Science期刊上。目前，课题组正在牵头开展“国际基因组编写计划”级“Sc3.0酵母基因组合成计划”等大科学合作项目，开发合成基因组学使能技术，深化基因组的理性设计与适用对象，拓展合成生物的应用范围，亟待青年才俊的加盟。
现招聘有微生物学、合成生物学、生物信息学、生物化学与分子生物学、细胞生物学、结构生物学等相关研究背景的博士后3-5名，研究助理3-5名，欢迎有意者将个人简历以邮件形式发送至fl.zhao@siat.ac.cn，邮件标题注明“应聘岗位-学校名称-专业-姓名”。
实验室主页:
http://isynbio.siat.ac.cn/dailab/