[新技术] 在酵母中改造细菌

J. Craig Venter研究所的研究人员将丝状支原体（M. mycoides）的基因组克隆到酵母人工染色体上，并进行遗传改造，然后移植到山羊支原体（M. capricolum）中。首先，他们去除了山羊支原体中的核酸内切酶；其次，他们在移植前将供体基因组甲基化，从而保护它不被消化。

　　

除了大肠杆菌，实际上多数细菌都不太好对付，直接操作细菌基因组往往很难实现。美国J. Craig Venter研究所的John Glass和Sanjay Vashee立志改变这一现状。他们希望能创造一种工具，让人们能自由地克隆基因组，并操作基因组。他们选择的中介是研究得较多的酿酒酵母。

在过去的研究中，J. Craig Venter研究所的研究人员能够将一种支原体的基因组移植到另一个当中。这次他们将丝状支原体（M. mycoides）的基因组克隆到酵母人工染色体上，并进行遗传改造，然后移植到山羊支原体（M. capricolum）中。

看上去很简单，但实际上不是。他们顾虑的问题是酵母会修饰细菌DNA，并妨碍后续的移植。令人欣慰的是，这一切并没有发生。问题反而来自细菌这一边，限制性核酸内切酶会破坏外源DNA，从而阻碍成功的移植。

研究人员找到两个解决办法。首先，他们去除了山羊支原体中的核酸内切酶；其次，他们在移植前将供体基因组甲基化，从而保护它不被消化。

Glass和Vashee确实找到了一个不错的方法来进行细菌的遗传改造，但支原体似乎并不是理想的细菌代表。支原体没有细胞壁，它们的基因组很小，且富含A和T，这确保了它们在酵母中正确复制。而对于那些富含GC的细菌来说，复制要困难得多。另外，支原体的遗传密码并不标准，这样具有潜在毒性的蛋白就无法在酵母中表达。至于其它细菌能否成功，现在还不好说。

科学家们现在正应用这项技术来制造一个基于生殖支原体（M. genitalium）基因组的合成细胞。Glass谈到：“我们的研究将会分成两个方向，一是寻找最小的微生物基因组，二是将这项技术应用在传统细菌上来解决医学、环境和工业中的需要。”（生物通 薄荷）

原文摘要：
Creating bacterial strains from genomes that have been cloned and engineered in yeast.
Science 25 September 2009: Vol. 325. no. 5948, pp. 1693 – 1696 DOI: 10.1126/science.1173759

摘要：
We recently reported the chemical synthesis, assembly, and cloning of a bacterial genome in yeast. To produce a synthetic cell, the genome must be transferred from yeast to a receptive cytoplasm. Here we describe methods to accomplish this. We cloned a Mycoplasma mycoides genome as a yeast centromeric plasmid and then transplanted it into Mycoplasma capricolum to produce a viable M. mycoides cell. While in yeast, the genome was altered by using yeast genetic systems and then transplanted to produce a new strain of M. mycoides. These methods allow the construction of strains that could not be produced with genetic tools available for this bacterium.