杨焕明教授发表Science文章：二号染色体的人工合成

　　2006年，中国科学院基因组研究所的杨焕明教授等人首先完成了所承担的3号染色体短臂末端“北京区域”（短臂由标志D3S3610至端粒区段约3千万个bp）的测序和分析，在Nature杂志公布了人类3号染色体的DNA测序结果和分析说明，时隔11年，包括天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院与美国等国家的科研机构公布了多条酿酒酵母染色体的人工合成，对此杨焕明教授表示，“如果说基因组测序是‘读懂生命密码’，基因组合成就是在‘编写生命密码’，从读到写，是一个巨大飞跃。”

　　其中杨焕明教授等中国学者与英国爱丁堡大学共同发表的“Deep functional analysis of synII, a 770-kilobase synthetic yeast chromosome”这篇文章完成2号染色体的从头设计与全合成(长770 Kb)，合成酵母菌株展现出与野生型高度相似的生命活性。

　　该论文的第一作者、深圳国家基因库合成与编辑平台负责人沈玥介绍说，科研人员使用“贯穿组学(Trans-Omics)”方法，从表型、基因组、转录组、蛋白质组和代谢组五个层次系统地进行基因型－表现型的深度关联分析，证明了人工设计合成的酿酒酵母基因组可增加、可删减的高度灵活性。

　　而且华大基因与爱丁堡大学合成的酵母菌株，不仅与野生型有高度相似的生命活性，而且对环境的适应性大大加强，其进化速度呈几何级提高。

　　合成生物学(Synthetic Biology)是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后，以基因组设计合成为标志的第三次生物技术革命。他指出，生物学界内最重要的分类依据，既不是植物和动物，也不是多细胞和单细胞生物，而是以原核生物和真核生物来区分。“细菌、病毒等原核生物的基因组相对简单，而动物、植物、真菌等等真核生物的基因(DNA)既丰富又复杂，通常会包含数亿至甚至数十亿碱基对信息。同时，作为遗传物质的DNA通常被分配到不同的染色体中，而这些染色体又深藏在细胞核的特定区域。所以，合成一个真核生物的基因组是一项非常艰巨的任务。但是，如果生物学真正做到引领技术革命，合成真核生物基因组技术必将发挥非常核心的作用。”

　　为完成设计和化学再造完整的酿酒酵母基因组，国际科学界发起了酿酒酵母基因组合成计划(Sc2.0计划)，这是合成基因组学(Synthetic genomics)研究的标志性国际合作项目。该项目由美国科学院院士杰夫·伯克发起，有美国、中国、英国、法国、澳大利亚、新加坡等多国研究机构参与并分工协作，试图重新设计并合成酿酒酵母的全部16条染色体(长约12Mb，1Mb是百万碱基对)。

　　2014年，Sc2.0已创建了一个单一的人工酵母染色体。此次国际合作，中外科学家们共完成了5条染色体的化学合成，其中中国科学家完成了4条，占完成数量的66.7%，把Sc2.0计划向前推进了一大步。