Whole genome synthesis: methodology and applications

Abstract

Genomes contain the information needed to support life and viruses. Understanding this information is no small task but an essential one for the understanding of life and its evolution. Genome sequencing can provide useful information about the meaning of genetic information, although it is now clear that sequencing alone cannot provide all the answers. For deeper comprehension of life's intricacies, synthesis of genomic DNA will extend our current knowledge and offer a platform for further applications. The immense growth in the methodology of DNA synthesis in the last decades facilitated the construction of the first cellular genome in 2008. Continuous advances in genome synthesis and engineering are the driving forces of synthetic biology. The history, current state and future applications of the whole genome synthesis are presented in this thesis. Key words: DNA assembly, synthetic biology, minimal cell, genome editing, genome transplantation, DNA synthesis, top-down approach, bottom-up approach

Genom je nositelem informace potřebné pro tvorbu života a virů. Rozklíčování této informace je nelehký úkol, nicméně úkol nezbytný pro pochopení života a jeho evoluce. Sekvenování genomů může poskytnout užitečný vhled do smyslu této informace. Hlubší pochopení komplexity života ovšem vyžaduje vytvoření syntetické genomové DNA, která rozšíří naše znalosti a poskytne startovní plochu pro další využití. Ohromující pokrok v metodice syntézy DNA v posledních desetiletích umožnil sestavení prvního umělého buněčného genomu v roce 2008. Vytrvalý rozvoj genomové syntézy a inženýrství je hnací silou syntetické biologie. Historie, současný stav a budoucí využití totální genomové syntézy jsou představeny v této práci. Kíčová slova: skládání DNA, syntetická biologie, minimální buňka, genomová úprava, genomová transplantace, syntéza DNA, top-down metoda, bottom-up metoda