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이것은?

🎯 시뮬레이터 팁

📚 용어집

Genome

살아있는 유기체를 만들고 작동하는 데 필요한 모든 정보를 지정하는 DNA(또는 일부 바이러스의 경우 RNA)에 암호화된 유전 지침의 전체 세트입니다.

Synthetic Genome

컴퓨터에서 설계되고 화학적으로 합성된 DNA 단편으로 조립된 게놈으로, 자연 진화를 통해 유전되는 것이 아닌 정확하게 지정된 유전적 지시 사항을 암호화합니다.

Chassis Organism

응용 프로그램이 설치되는 컴퓨터 운영 체제와 유사한 합성 생물학 응용 프로그램의 플랫폼으로 사용되는 단순화된 호스트 셀입니다.

BioBricks

정의된 기능(프로모터, 코딩 서열, 종결자)을 갖춘 표준화되고 상호 교환 가능한 유전자 부분으로, 결합하여 유전자 회로를 구축할 수 있으며 표준 생물학적 부분 등록소에서 관리됩니다.

Protocell

생명의 기원을 연구하고 상향식 합성 세포의 구성 요소로 사용되는 기능적 분자를 막 경계 내에 캡슐화하는 간단한 인공 세포 유사 구조입니다.

JCVI-syn3.0

2016년 J. Craig Venter Institute에서 473개의 유전자만으로 만든 최소 합성 유기체로, 자유로운 생활 세포 생명을 유지할 수 있는 가장 작은 게놈을 나타냅니다.

Synthia

JCVI-syn1.0의 비공식 이름은 완전히 합성된 게놈을 가진 최초의 유기체로 2010년 Craig Venter 팀이 전체 Mycoplasma mycoides 게놈을 합성하여 만든 것입니다.

Xenobiology

대체 유전 고분자(XNA), 비표준 아미노산 및 새로운 대사 경로를 포함하여 비천연 생화학으로 구축된 생물학적 시스템을 탐구하는 합성 생물학의 하위 분야입니다.

Genetic Toggle Switch

Gardner 등이 2000년에 발표한 최초의 합성 유전자 회로 중 하나는 전등 스위치처럼 두 안정 상태 사이를 전환할 수 있는 두 개의 상호 억제 유전자로 구성됩니다.

Repressilator

Elowitz와 Leibler(2000)가 만든 합성 유전자 발진기는 한 주기로 서로를 억제하는 3개의 유전자로 구성되어 생물학적 시계처럼 유전자 발현의 주기적인 변동을 생성합니다.

CRISPR-Cas9

DNA 서열의 정확한 절단 및 변형을 가능하게 하는 박테리아 면역 시스템을 기반으로 한 유전자 편집 도구로, 자연 게놈 공학과 합성 생물학 모두에 혁명을 일으켰습니다.

Metabolic Engineering

바이오 연료, 의약품 또는 산업용 화학 물질과 같은 원하는 물질의 생산을 늘리기 위해 유기체 내 대사 경로를 최적화합니다.

Directed Evolution

원하는 특성을 가진 단백질이나 유기체를 진화시키기 위해 자연 선택을 모방하는 실험실 기술로 2018년 노벨 화학상을 수상했습니다(Frances Arnold).

Biocontainment

합성 유기체가 공학적 영양요구성 및 킬 스위치와 같이 통제된 실험실 조건 외부에서 생존하거나 번식하는 것을 방지하기 위해 고안된 안전 조치입니다.

Cell-Free Synthetic Biology

정제된 효소와 세포 추출물을 사용하여 살아있는 세포 외부에서 합성 생물학 반응을 수행하여 살아있는 세포 환경의 합병증 없이 유전자 회로의 신속한 프로토타이핑을 가능하게 합니다.

Orthogonal System

숙주 세포의 자연적 기계와 독립적으로 작동하여 누화를 방지하고 공학적 기능을 안전하게 억제하는 합성 생물학적 시스템입니다.

Auxotrophy

유기체가 자연 환경에서는 발견되지 않는 외부 공급 영양소에 의존하게 만드는 유전자 변형으로, 합성 유기체에 대한 생물학적 봉쇄 메커니즘 역할을 합니다.

Gene Drive

유전을 편향시켜 일반적인 멘델 유전보다 빠르게 유전자를 인구 전체에 퍼뜨리는 유전 공학 기술로, 해충 방제 및 질병 매개체 제거에 잠재적으로 응용할 수 있습니다.

Codon Optimization

숙주 유기체가 선호하는 코돈을 사용하도록 단백질을 코딩하는 DNA 서열을 재설계하여 합성 생물학 응용 분야에서 번역 효율성과 단백질 수율을 향상시킵니다.

Gibson Assembly

Daniel Gibson이 개발한 분자 복제 방법으로 단일 등온 반응에서 여러 DNA 단편을 결합할 수 있으며, 이는 더 작은 부분에서 합성 게놈을 조립하는 데 중요합니다.

Quorum Sensing

박테리아가 사용하고 합성 생물학자가 활용하는 세포 간 통신 시스템으로, 세포는 신호 분자를 분비하고 감지하여 인구 밀도에 따라 그룹 행동을 조정합니다.

iGEM Competition

International Genetically Engineered Machine 대회는 Drew Endy와 MIT의 다른 사람들이 설립한 연례 학부 합성 생물학 대회로 전 세계적으로 수천 명의 젊은 합성 생물학자를 교육해 왔습니다.

Genome Project-write

화학적 DNA 합성을 사용하여 처음부터 완전한 인간 게놈을 포함한 완전한 게놈을 합성하기 위해 조지 처치(George Church) 등이 주도하는 국제 과학 이니셔티브입니다.

Bioreactor

생물학적 반응(발효, 세포 성장, 대사산물 생산)이 통제된 조건에서 수행되는 용기로, 합성 생물학을 실험실에서 산업 생산으로 확장하는 데 필수적입니다.

Synthetic Auxotrophy

합성 유기체가 환경에서 발견되지 않는 비천연 아미노산이나 영양소를 필요로 하는 조작된 유전적 의존성으로, 실험실 밖에서 생존을 방지하는 생물학적 봉쇄 메커니즘 역할을 합니다.

Kill Switch

특정 환경 신호(예: 유도 분자의 부재)에 반응하여 세포 사멸을 유발하는 합성 유기체로 조작된 유전 회로로, 활성 생물밀봉 안전 메커니즘을 제공합니다.

🏆 핵심 인물

Craig Venter (2010)

2010년에 전체 박테리아 게놈을 처음부터 합성하고 이를 수용 세포에 이식하여 최초의 합성 세포(JCVI-syn1.0, 별명 Synthia)를 만든 팀을 이끌었습니다. 나중에 최소 게놈 유기체 JCVI-syn3.0을 만들었습니다.

Drew Endy (2003-present)

스탠포드 대학에서 생물학에 대한 공학적 접근 방식을 개척했으며, BioBricks 재단과 표준화된 유전 공학 분야에서 매년 수천 명의 젊은 합성 생물학자를 교육하는 iGEM 대회를 공동 창립했습니다.

Jack Szostak (2000s-present)

Harvard/MGH에서 원형세포와 생명의 기원에 대한 기초 연구를 수행하여 간단한 지방산 소포가 어떻게 RNA를 성장, 분할, 캡슐화할 수 있는지를 보여줌으로써 최초의 세포가 어떻게 형성되었는지에 대한 통찰력을 제공합니다. 텔로미어 연구로 노벨상 수상자.

Frances Arnold (1993 (first directed evolution), 2018 (Nobel Prize))

효소의 선도적인 진화로 실험실 진화가 완전히 새로운 기능을 가진 단백질을 생성할 수 있음을 입증했습니다. 합성생물학의 기초가 되는 이 연구로 2018년 노벨 화학상을 수상했습니다.

George Church (2000s-present)

다중 게놈 공학(MAGE)을 포함한 합성 생물학을 가능하게 하는 핵심 기술을 개발하고 인간 게놈 프로젝트에 기여했으며 전체 인간 게놈을 처음부터 합성하는 노력을 주도합니다(게놈 프로젝트-작성).

Michael Elowitz (2000)

최초의 합성 유전자 회로 중 하나인 억제 장치를 공동 제작하여 유전자가 전자 부품과 같은 진동 회로에 연결될 수 있음을 입증했습니다. 이 연구는 합성생물학 분야의 시작을 도왔습니다.

James Collins (2000)

유전자 조절 네트워크가 합리적으로 설계될 수 있다는 근본적인 시연 중 하나인 유전자 토글 스위치를 Timothy Gardner와 공동 제작했습니다. 그의 연구실은 진단 및 치료 분야에서 합성 생물학 응용 분야를 계속해서 개척하고 있습니다.

🎓 학습 자료

Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome
완전히 화학적으로 합성된 게놈이 수용 세포에 이식된 후 합성 지침에서 부팅되는 최초의 합성 세포의 생성을 설명하는 획기적인 과학 논문(2010)입니다.
Design and Synthesis of a Minimal Bacterial Genome
생명을 유지할 수 있는 가장 작은 게놈인 473개의 유전자만 가진 유기체인 JCVI-syn3.0을 설명하는 사이언스 논문(2016)에서는 이 유전자 중 149개가 알려지지 않은 기능을 가지고 있음을 보여줍니다.
Construction of a Genetic Toggle Switch in Escherichia coli
Nature 논문(2000)은 최초의 합성 유전자 회로 중 하나인 두 안정 상태 사이에서 전환될 수 있는 쌍안정 토글 스위치를 설명하고 유전자 조절 네트워크의 합리적인 설계를 보여줍니다.
Synthetic Biology: A Very Short Introduction
엔지니어링 생활의 주요 개념, 방법 및 윤리적 고려 사항을 다루는 합성 생물학에 대한 접근 가능한 Oxford University Press 소개서로, 이 분야에 입문하는 초보자에게 적합합니다.
Life at the Speed of Light: From the Double Helix to the Dawn of Digital Life
크레이그 벤터(Craig Venter)의 최초 합성 세포 생성에 대한 설명으로, 게놈 서열 분석부터 게놈 합성까지의 과학적 여정과 생명 창조의 철학적 의미를 직접적으로 설명합니다.
Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves
합성생물학이 어떻게 멸종된 종을 부활시키고, 새로운 유기체를 창조하며, 의학, 농업, 에너지 생산을 근본적으로 변화시킬 수 있는지를 탐구하는 유전학자 조지 처치(George Church)의 환상적인 책입니다.
Craig Venter: Creating Synthetic Life (TED Talk)
Craig Venter는 그의 팀이 어떻게 최초의 합성 세포를 만들었는지 설명하고 처음부터 살아있는 유기체를 설계하고 구축할 수 있다는 의미에 대해 논의합니다.
What is Synthetic Biology? - iBiology
표준화된 유전 부분부터 의학 및 환경 과학 응용에 이르기까지 합성 생물학의 원리를 설명하는 iBiology의 교육 비디오입니다.
The Origin of Life - Protocells and Self-Assembly
간단한 화학 시스템이 원시 세포로 자가 조립될 수 있는 방법에 대한 Jack Szostak의 강의를 통해 자연 생명의 기원과 합성 세포의 설계에 대한 통찰력을 제공합니다.
Frances Arnold: Directed Evolution (Nobel Lecture)
노벨상 수상자인 프란시스 아놀드(Frances Arnold)는 실험실에서 어떻게 방향성 진화를 통해 완전히 새로운 능력을 갖춘 효소를 생성할 수 있는지, 즉 합성 유기체를 엔지니어링하기 위한 기초 기술을 만들 수 있는지에 대해 강의했습니다.
iGEM: The World's Largest Synthetic Biology Competition
전 세계 수천 명의 학생들이 합성 생물학 시스템을 설계하고 구축하며 차세대 합성 생물학자를 선보이는 iGEM 대회 개요입니다.

💬 학습자에게

{'encouragement': 'You are exploring one of the most profound questions in science: what is life, and can we create it? Every great synthetic biologist started with curiosity about how living things work. By experimenting with this simulator, you are taking your first steps into a field that will reshape our world.', 'reminder': 'Synthetic biology is not just about science -- it raises important ethical questions about our responsibility as creators of life. As you learn, think about both the amazing possibilities and the responsibilities that come with this power.', 'action': 'Start by creating a simple organism with a DNA genome and photosynthetic energy source. Then try XNA to see what life might look like with artificial genetics. Finally, use the evolution feature to watch your creation adapt over generations. Each experiment teaches something new.', 'dream': 'We dream of a world where synthetic biology helps cure diseases that disproportionately affect the poorest communities, where engineered organisms clean contaminated water in developing nations, and where every student regardless of background can learn to engineer life for the benefit of all humanity.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the power to understand and create life should not be gatekept by elite institutions. Through free, interactive simulators in 206 languages, we are democratizing access to synthetic biology education and inspiring the next generation of life engineers worldwide.'}

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