基因組合成生物學(xué)

目錄
第1章　基因組合成生物學(xué)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原則1
1.1　概述1
1.1.1　基因組合成生物學(xué)設(shè)計(jì)的基本概念與重要性1
1.1.2　基因組合成生物學(xué)的設(shè)計(jì)原則3
1.2　區(qū)分性基因組設(shè)計(jì)5
1.2.1　區(qū)分性基因組設(shè)計(jì)的定義5
1.2.2　區(qū)分性基因組設(shè)計(jì)的必要性6
1.2.3　區(qū)分性基因組設(shè)計(jì)的分類(lèi)7
1.3　重構(gòu)性基因組設(shè)計(jì)9
1.3.1　一般性重構(gòu)設(shè)計(jì)10
1.3.2　解耦化設(shè)計(jì)11
1.3.3　區(qū)塊化設(shè)計(jì)13
1.4　精簡(jiǎn)性基因組設(shè)計(jì)14
1.4.1　非編碼元件的精簡(jiǎn)15
1.4.2　密碼子表的精簡(jiǎn)壓縮16
1.4.3　*小基因組16
1.5　賦能性基因組設(shè)計(jì)18
1.5.1　染色體重排系統(tǒng)（SCRaMbLE系統(tǒng)）18
1.5.2　基因組密碼子拓展技術(shù)21
1.5.3　非天然核酸編碼賦能24
1.6　基因組合成生物學(xué)設(shè)計(jì)工具25
1.6.1　基因組序列設(shè)計(jì)工具25
1.6.2　基因組片段切分設(shè)計(jì)工具26
1.7　小結(jié)與展望28
第2章　DNA從頭合成與構(gòu)建技術(shù)29
2.1　DNA合成技術(shù)29
2.1.1　DNA化學(xué)合成29
2.1.2　DNA生物合成43
2.1.3　特殊引物與引物純化技術(shù)48
2.1.4　小結(jié)與展望53
2.2　DNA組裝技術(shù)53
2.2.1　胞外組裝技術(shù)54
2.2.2　胞內(nèi)組裝技術(shù)76
2.2.3　自動(dòng)化組裝技術(shù)87
2.2.4　小結(jié)與展望97
2.3　合成片段的轉(zhuǎn)移99
2.3.1　常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移技術(shù)100
2.3.2　合成片段的轉(zhuǎn)移策略102
2.3.3　小結(jié)與展望109
2.4　合成片段的修復(fù)110
2.4.1　缺陷定位110
2.4.2　缺陷修復(fù)113
2.4.3　小結(jié)與展望115
2.5　基于多位點(diǎn)基因組編輯的構(gòu)建技術(shù)116
2.5.1　基因組編輯技術(shù)簡(jiǎn)介116
2.5.2　基于Cas蛋白-堿基編輯器的多位點(diǎn)基因編輯技術(shù)116
2.5.3　多元自動(dòng)化基因組工程技術(shù)117
2.5.4　小結(jié)與展望118
第3章　人工合成基因組119
3.1　病毒基因組合成119
3.1.1　概述119
3.1.2　病毒合成及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展120
3.1.3　病毒合成在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用128
3.1.4　小結(jié)與展望132
3.2　原核生物的基因組合成132
3.2.1　概述132
3.2.2　支原體基因組合成134
3.2.3　大腸桿菌基因組合成139
3.2.4　其他原核生物基因組合成145
3.2.5　小結(jié)與展望148
3.3　真核生物基因組合成149
3.3.1　概述149
3.3.2　人工合成釀酒酵母基因組計(jì)劃（Sc2.0）150
3.3.3　人工合成釀酒酵母染色體進(jìn)展156
3.3.4　人工單條融合染色體與人工外源染色體酵母165
3.3.5　小結(jié)與展望167
第4章　基因組合成生物學(xué)的應(yīng)用與展望168
4.1　綠色生物制造與菌株工業(yè)性能優(yōu)化168
4.1.1　SCRaMbLE技術(shù)的應(yīng)用169
4.1.2　SCRaMbLE的重排結(jié)果及影響因素分析179
4.1.3　SCRaMbLE技術(shù)存在的問(wèn)題與優(yōu)化策略184
4.1.4　小結(jié)與展望188
4.2　基于遺傳密碼子拓展技術(shù)的蛋白質(zhì)功能創(chuàng)新189
4.2.1　遺傳密碼子拓展技術(shù)基本原理190
4.2.2　基于遺傳密碼子拓展技術(shù)的蛋白質(zhì)功能創(chuàng)新應(yīng)用進(jìn)展191
4.2.3　小結(jié)與展望208
4.3　生物安全防控209
4.3.1　評(píng)估生物安全防控方法有效性的要求210
4.3.2　傳統(tǒng)生物安全防控210
4.3.3　基于非天然氨基酸的生物安全防控211
4.3.4　基于基因組重編程菌株的生物安全防控216
4.3.5　小結(jié)與展望217
4.4　基因組“寫(xiě)”計(jì)劃（GP-write）218
4.4.1　GP-write簡(jiǎn)介218
4.4.2　GP-write規(guī)劃220
4.4.3　GP-write現(xiàn)有成果225
4.5　合成生物安全與倫理228
4.5.1　生物安全/安保228
4.5.2　生物倫理229
4.5.3　生物安全與倫理監(jiān)管措施230
4.5.4　小結(jié)與展望234
4.6　總結(jié)234
參考文獻(xiàn)236