2017年3月10日，天津大学化工学院元英进教授团队在《科学》期刊发表了2篇研究长文，两篇文章介绍了元英进教授团队在真核生物基因设计与化学合成方面取得的重大突破。团队完成了真核生物酿酒酵母2条染色体（synⅤ、synⅩ）的设计与化学合成。人工设计与合成生命是人类长久以来的梦想，DNA编码了生命的遗传信息，基因组的合成标志着人类对生物本质的研究进入了生命合成阶段。
据了解，在本期《科学》杂志中，该成果论文总篇数共7篇，有天津大学化工学院作者参与署名的5篇，其中2篇论文，天大化工学者更是以第一作者和唯一通讯作者署名发表。
基因组合成BAG课程成员合影
通过设计合成五号染色体，元英进教授团队发表题为《完美设计合成V号染色体及其环化表型研究》（"Perfect" designer chromosome V and behavior of a ring derivative. Science 355, eaaf4704 (2017)）的研究长文，报道了精确匹配人工设计序列的真核生物染色体（酿酒酵母V号染色体）的化学合成，为理解和评判当前真核生物化学合成染色体的设计原则与设计方法提供了实验验证和数据支持。
"Perfect" designer chromosome V and behavior of a ring derivative
同时，创建了酿酒酵母人工环形染色体，为研究染色体重排、癌症、衰老、人类染色体异常疾病等提供了新的研究思路和研究模型。天津大学化工学院博士生谢泽雄和天津大学化工学院国家优青获得者李炳志是本文的共同第一作者。
酵母V号染色体设计合成
通过设计合成十号染色体，元英进教授团队发表题为《化学合成十号染色体缺陷靶点定位与生长表征》（Bug mapping and fitness testing of chemically synthesized chromosome X. Science 355, eaaf4706 (2017)）的研究长文，这项研究创建了基因组缺陷靶点快速定位与精确修复方法，解决了化学合成染色体导致细胞失活的难题，所得到的化学合成酵母染色体具备完整的生命活性，能够成功调控酵母的生长，并具备各种环境响应能力。
Bug mapping and fitness testing of chemically synthesized chromosome X.
此方法已经成为国际人工基因组合成研究的普适方法。天津大学化工学院博士生吴毅和天津大学化工学院国家优青获得者李炳志是本文的共同第一作者。
酵母X号染色体设计合成和缺陷靶点定位技术
2010年，美国科学家完成了支原体人工基因组的合成，标志着人工合成原核生物活性基因组的研究取得重大突破。来自美国、中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等国家的科学家组成了国际联盟——人工合成酵母基因组项目（Sc2.0 project），是合成基因组研究的标志性国际合作项目，旨在重新设计并合成真核生物酿酒酵母的全部16条染色体（长约12Mb）。该项目计划通过对酿酒酵母基因组的重新设计和化学再造，提高基因组的稳定性，增强染色体的功能，进行全基因组尺度的大范围操控，实现真核生物的定制化设计。元英进在接受采访时表示：“化学合成酵母一方面可以帮助人类更深刻地理解一些基础生物学的问题，另一方面可以通过基因组重排系统(SCRaMbLE)，实现快速进化，得到在医药、能源、环境、农业、工业等领域有重要应用潜力的菌株。”
Science原文链接
http://science.sciencemag.org/content/sci/355/6329/eaaf4704.full.pdf
http://science.sciencemag.org/content/sci/355/6329/eaaf4706.full.pdf
图文来源 | 天津大学官方微信平台
整理编辑 | 任堉焓