DNA元件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。為了最大化的降低對(duì)?DNA?片段的重新合成，提高對(duì)已有?DNA?片段的利用率，合成生物學(xué)的一個(gè)重要研究方向是推進(jìn)合成片段（生物元件）的標(biāo)準(zhǔn)化。上述提及的?BioBrick?就是標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)現(xiàn)形式之一，是合成生物學(xué)領(lǐng)域最早建立的?DNA?標(biāo)準(zhǔn)化組裝方法。但是?BioBrick?法在被連接的元件之間留下的痕跡不利于蛋白元件的組裝。BglBrick?法就是為解決?BioBrick?的缺陷而產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)化策略。我國(guó)王金課題組用歸位內(nèi)切酶代替常規(guī)的?II?型限制性內(nèi)切酶建立了?iBrick?標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)基于?CRISPR/Cpf1?技術(shù)開(kāi)發(fā)了?C-Brick?拼接標(biāo)準(zhǔn)。基于?IIS?型限制性內(nèi)切酶的Golden Gate?標(biāo)準(zhǔn)，包括?MoClo和?GoldenBraid 2.0，也能通過(guò)統(tǒng)一的方式進(jìn)行元件的組裝。針對(duì)?Golden Gate?等標(biāo)準(zhǔn)的不足，王金課題組建立了?MASTER?連接法以實(shí)現(xiàn)更大片段的無(wú)縫克隆。此外，還有與?iBirck?標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)似的?HVAS?法，與?MASTER?類(lèi)似的?GreenGate?法等。不同的實(shí)驗(yàn)室如果都按照上述的方式對(duì)生物元件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將能促進(jìn)生物元件的流通和共享，提高復(fù)雜生命系統(tǒng)合成的效率。

胞內(nèi)組裝

盡管體外拼裝的片段大小可達(dá)幾百?kb，但是所得的量往往不足以進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)，需要使用大腸桿菌等進(jìn)行擴(kuò)增。對(duì)于?Mb（百萬(wàn)堿基對(duì)）級(jí)別的體外組裝尚未見(jiàn)報(bào)道，即使假設(shè)能體外組裝成功，可能也無(wú)法導(dǎo)入到大腸桿菌內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增。而枯草芽孢桿菌、酵母及工程改造的部分細(xì)菌（超表達(dá)?T4 DNA?連接酶或整合?λRed?重組酶）等微生物本身就可以介導(dǎo)?DNA?的胞內(nèi)重組連接，可直接將需要組裝的?DNA?片段導(dǎo)入這些宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行組裝。酵母作為常用的?DNA?重組宿主，其高效的同源重組性能早在?40?多年前就已被發(fā)掘。1991?年，Silverman?等報(bào)道酵母可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)?2?Mb?的人工染色體組裝。而?2010?年，Gibson?等報(bào)道合成世界上第一個(gè)人造生命體，其長(zhǎng)達(dá)?1.1?Mb?的合成基因組也是由酵母拼裝獲得。借助于酵母強(qiáng)大的同源重組能力，Sc2.0?項(xiàng)目（酵母基因組合成計(jì)劃）利用?SwAP-In?的方法實(shí)現(xiàn)了天然染色體的置換，獲得完全合成的人工染色體。2018?年?8?月，Shao?等報(bào)道其將釀酒酵母?16?條染色體合并為?1?條長(zhǎng)度達(dá)?11.8?Mb?的染色體，并獲得有正常功能的單染色體酵母菌株。帶有?1?條染色體的酵母，可作為一個(gè)新的研究平臺(tái)，增進(jìn)我們對(duì)染色體重組、復(fù)制和分離機(jī)制的解析，具有重要的意義。此外，該研究的結(jié)果也說(shuō)明釀酒酵母對(duì)染色體長(zhǎng)度驚人的容忍度（至少可以長(zhǎng)達(dá)?12?Mb），這為利用酵母構(gòu)建高等生物的超長(zhǎng)染色體提供了理論依據(jù)，有利于后續(xù)?GP-write?項(xiàng)目（基因組編寫(xiě)計(jì)劃）的開(kāi)展。

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