质粒组装合成生物学

人工基因合成是一种强大的工具，可以帮助我们利用重头组装遗传元件修饰现有生物体，并生产出全新表达产物。应用于工业环境时，合成生物学有望作为工具大展身手。将合成基因整合至质粒，有效提高下游应用的灵活性。在实验室内采用该工具，可完全控制质粒的设计和质量。

设计

难点：生成一个最具大多样性和可能性的质粒库。

通过人工合成的DNA构建体，可定制和优化基因设计。调整寡核苷酸的顺序，可简化可表达嵌合基因或密码子优化构建体的创建。对基因和质粒组分进行电脑模拟设计，可添加兼容的粘性末端，以便进行质粒的Gibson或Golden Gate组装和转座构建。片段的模块化设计大大增加潜在载体数量的可能性，从而增加下游靶标的可能性。将片段组合连接在一起，即生成质粒库。

构建

难点：构建和选择携带目标质粒的细菌生产菌株。

将质粒转化为首选的微生物质粒生产菌株。细胞在养分丰富的液体培养基中复苏后，将其放入适当的选择性培养基中，培养出携带耐抗生素或荧光标记质粒的菌落。之后，筛选出成功表达质粒的菌落，随后在液体培养基中进行传代培养，生产出更多质粒并进行纯化。

检测

难点：确保质粒是进一步投资的理想候选物且可立即用于下游应用。

从液状细菌培养物中提纯质粒，构建潜在靶标的质粒库。纯化质粒DNA，除去细菌内毒素和残留盐，使质粒达到转染级别。构建NGS用质粒测序文库，进行初步表达分析，以确定投资和下游应用的最佳候选物。

小结

• 合成生物学是一种生产全新产物的灵活、开放式工具。
• 基因片段和质粒必须采用模块化设计，以最大限度地提高潜在靶标的多样性。
• 在选择性培养基中筛选候选质粒。
• 通过纯化转染用DNA并构建NGS 文库，制备下游应用所需质粒。生产高质量候选质粒，以供下游应用使用。此外，还可选择集成自动化设备，以减少工作流中的手动操作步骤，大幅缩短获取结果的周转时间。