描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030786579丛书名: 合成生物学丛书,国家出版基金项目
内容简介
《基因组合成生物学》对合成基因组学的核心内容进行了系统性介绍，既涉及相关的原理和技术，亦包括里程碑式科学事件和前沿应用展望。具体而言，《基因组合成生物学》序为国内外该研究领域的知名学者George Church教授和杨焕明院士对该领域的概述和展望；第1章围绕合成基因组所涉及的四大类设计原则（区分、重构、精简与赋能）进行深入介绍；第2章深入阐述如何从头人工合成基因组，以及该过程涉及的关键技术；第3章全面分享在病毒、原核生物及真核生物基因组人工合成方面取得的重大科研成果；第4章展望领域未来的应用场景并探讨发展带来的伦理安全问题。
目 录
目录
第1章 基因组合成生物学设计及设计原则1
1.1 概述1
1.1.1 基因组合成生物学设计的基本概念与重要性1
1.1.2 基因组合成生物学的设计原则3
1.2 区分性基因组设计5
1.2.1 区分性基因组设计的定义5
1.2.2 区分性基因组设计的必要性6
1.2.3 区分性基因组设计的分类7
1.3 重构性基因组设计9
1.3.1 一般性重构设计10
1.3.2 解耦化设计11
1.3.3 区块化设计13
1.4 精简性基因组设计14
1.4.1 非编码元件的精简15
1.4.2 密码子表的精简压缩16
1.4.3 *小基因组16
1.5 赋能性基因组设计18
1.5.1 染色体重排系统（SCRaMbLE系统）18
1.5.2 基因组密码子拓展技术21
1.5.3 非天然核酸编码赋能24
1.6 基因组合成生物学设计工具25
1.6.1 基因组序列设计工具25
1.6.2 基因组片段切分设计工具26
1.7 小结与展望28
第2章 DNA从头合成与构建技术29
2.1 DNA合成技术29
2.1.1 DNA化学合成29
2.1.2 DNA生物合成43
2.1.3 特殊引物与引物纯化技术48
2.1.4 小结与展望53
2.2 DNA组装技术53
2.2.1 胞外组装技术54
2.2.2 胞内组装技术76
2.2.3 自动化组装技术87
2.2.4 小结与展望97
2.3 合成片段的转移99
2.3.1 常见的转移技术100
2.3.2 合成片段的转移策略102
2.3.3 小结与展望109
2.4 合成片段的修复110
2.4.1 缺陷定位110
2.4.2 缺陷修复113
2.4.3 小结与展望115
2.5 基于多位点基因组编辑的构建技术116
2.5.1 基因组编辑技术简介116
2.5.2 基于Cas蛋白-碱基编辑器的多位点基因编辑技术116
2.5.3 多元自动化基因组工程技术117
2.5.4 小结与展望118
第3章 人工合成基因组119
3.1 病毒基因组合成119
3.1.1 概述119
3.1.2 病毒合成及相关技术的发展120
3.1.3 病毒合成在生命科学研究中的应用128
3.1.4 小结与展望132
3.2 原核生物的基因组合成132
3.2.1 概述132
3.2.2 支原体基因组合成134
3.2.3 大肠杆菌基因组合成139
3.2.4 其他原核生物基因组合成145
3.2.5 小结与展望148
3.3 真核生物基因组合成149
3.3.1 概述149
3.3.2 人工合成酿酒酵母基因组计划（Sc2.0）150
3.3.3 人工合成酿酒酵母染色体进展156
3.3.4 人工单条融合染色体与人工外源染色体酵母165
3.3.5 小结与展望167
第4章 基因组合成生物学的应用与展望168
4.1 绿色生物制造与菌株工业性能优化168
4.1.1 SCRaMbLE技术的应用169
4.1.2 SCRaMbLE的重排结果及影响因素分析179
4.1.3 SCRaMbLE技术存在的问题与优化策略184
4.1.4 小结与展望188
4.2 基于遗传密码子拓展技术的蛋白质功能创新189
4.2.1 遗传密码子拓展技术基本原理190
4.2.2 基于遗传密码子拓展技术的蛋白质功能创新应用进展191
4.2.3 小结与展望208
4.3 生物安全防控209
4.3.1 评估生物安全防控方法有效性的要求210
4.3.2 传统生物安全防控210
4.3.3 基于非天然氨基酸的生物安全防控211
4.3.4 基于基因组重编程菌株的生物安全防控216
4.3.5 小结与展望217
4.4 基因组“写”计划（GP-write）218
4.4.1 GP-write简介218
4.4.2 GP-write规划220
4.4.3 GP-write现有成果225
4.5 合成生物安全与伦理228
4.5.1 生物安全/安保228
4.5.2 生物伦理229
4.5.3 生物安全与伦理监管措施230
4.5.4 小结与展望234
4.6 总结234
参考文献236
第1章 基因组合成生物学设计及设计原则1
1.1 概述1
1.1.1 基因组合成生物学设计的基本概念与重要性1
1.1.2 基因组合成生物学的设计原则3
1.2 区分性基因组设计5
1.2.1 区分性基因组设计的定义5
1.2.2 区分性基因组设计的必要性6
1.2.3 区分性基因组设计的分类7
1.3 重构性基因组设计9
1.3.1 一般性重构设计10
1.3.2 解耦化设计11
1.3.3 区块化设计13
1.4 精简性基因组设计14
1.4.1 非编码元件的精简15
1.4.2 密码子表的精简压缩16
1.4.3 *小基因组16
1.5 赋能性基因组设计18
1.5.1 染色体重排系统（SCRaMbLE系统）18
1.5.2 基因组密码子拓展技术21
1.5.3 非天然核酸编码赋能24
1.6 基因组合成生物学设计工具25
1.6.1 基因组序列设计工具25
1.6.2 基因组片段切分设计工具26
1.7 小结与展望28
第2章 DNA从头合成与构建技术29
2.1 DNA合成技术29
2.1.1 DNA化学合成29
2.1.2 DNA生物合成43
2.1.3 特殊引物与引物纯化技术48
2.1.4 小结与展望53
2.2 DNA组装技术53
2.2.1 胞外组装技术54
2.2.2 胞内组装技术76
2.2.3 自动化组装技术87
2.2.4 小结与展望97
2.3 合成片段的转移99
2.3.1 常见的转移技术100
2.3.2 合成片段的转移策略102
2.3.3 小结与展望109
2.4 合成片段的修复110
2.4.1 缺陷定位110
2.4.2 缺陷修复113
2.4.3 小结与展望115
2.5 基于多位点基因组编辑的构建技术116
2.5.1 基因组编辑技术简介116
2.5.2 基于Cas蛋白-碱基编辑器的多位点基因编辑技术116
2.5.3 多元自动化基因组工程技术117
2.5.4 小结与展望118
第3章 人工合成基因组119
3.1 病毒基因组合成119
3.1.1 概述119
3.1.2 病毒合成及相关技术的发展120
3.1.3 病毒合成在生命科学研究中的应用128
3.1.4 小结与展望132
3.2 原核生物的基因组合成132
3.2.1 概述132
3.2.2 支原体基因组合成134
3.2.3 大肠杆菌基因组合成139
3.2.4 其他原核生物基因组合成145
3.2.5 小结与展望148
3.3 真核生物基因组合成149
3.3.1 概述149
3.3.2 人工合成酿酒酵母基因组计划（Sc2.0）150
3.3.3 人工合成酿酒酵母染色体进展156
3.3.4 人工单条融合染色体与人工外源染色体酵母165
3.3.5 小结与展望167
第4章 基因组合成生物学的应用与展望168
4.1 绿色生物制造与菌株工业性能优化168
4.1.1 SCRaMbLE技术的应用169
4.1.2 SCRaMbLE的重排结果及影响因素分析179
4.1.3 SCRaMbLE技术存在的问题与优化策略184
4.1.4 小结与展望188
4.2 基于遗传密码子拓展技术的蛋白质功能创新189
4.2.1 遗传密码子拓展技术基本原理190
4.2.2 基于遗传密码子拓展技术的蛋白质功能创新应用进展191
4.2.3 小结与展望208
4.3 生物安全防控209
4.3.1 评估生物安全防控方法有效性的要求210
4.3.2 传统生物安全防控210
4.3.3 基于非天然氨基酸的生物安全防控211
4.3.4 基于基因组重编程菌株的生物安全防控216
4.3.5 小结与展望217
4.4 基因组“写”计划（GP-write）218
4.4.1 GP-write简介218
4.4.2 GP-write规划220
4.4.3 GP-write现有成果225
4.5 合成生物安全与伦理228
4.5.1 生物安全/安保228
4.5.2 生物伦理229
4.5.3 生物安全与伦理监管措施230
4.5.4 小结与展望234
4.6 总结234
参考文献236
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