Lưu trữ thông tin
Các nhà khoa học có thể mã hóa một lượng lớn thông tin số lên một sợi ADN tổng hợp. Vào năm 2012, George M. Church đã mã hóa một trong những cuốn sách của ông về sinh học tổng hợp trong DNA. 5.3 Mb dữ liệu từ cuốn sách lớn gấp 1000 lần so với lượng thông tin lớn nhất trước đó được lưu trữ trong DNA tổng hợp. Một dự án tương tự đã mã hoá các sonet hoàn chỉnh của William Shakespeare trong DNA.
Sản xuất vật liệu
Bằng cách kết hợp sinh học tiếp cận với khoa học vật liệu tổng hợp, nó sẽ có thể hình dung các tế bào đúc phân tử cực nhỏ để sản xuất vật liệu có tính que có thể được mã hóa gen. Những tiến bộ gần đây về phía này bao gồm tái cấu trúc của sợi Curli, thành phần amyloid vật liệu ngoại bào của màng sinh học, nền tảng lập trình cho các vật liệu nano. Những sợi nano này đã được tạo ra về mặt di truyền cho các chức năng cụ thể, bao gồm: tính kết dính với chất nền; khuôn mẫu nano; và sự bất động protein.
Giảm các thư viện amino-acid
Thay vì mở rộng mã di truyền, các nhà nghiên cứu khác đã khảo sát cấu trúc và chức năng của protein bằng cách giảm 20 axit amin thông thường. Thư viện chuỗi protein có giới hạn được tạo ra bằng cách tạo ra các protein có các nhóm amino axit nhất định có thể được thay thế bằng một amino acid đơn lẻ. Ví dụ, một vài axit amin không cực trong một protein có thể được thay thế bằng một amino axit không phân cực. Một dự án chứng minh rằng một phiên bản thiết kế của Mutant Chorismate vẫn có hoạt tính xúc tác khi chỉ sử dụng 9 axit amin
Thăm dò vũ trụ
Sinh học tổng hợp làm tăng mối quan tâm của NASA vì nó có thể giúp tạo ra các nguồn lực cho phi hành gia từ một danh mục các hợp chất bị hạn chế từ Trái Đất Đặc biệt, trên sao Hỏa, sinh học tổng hợp cũng có thể dẫn đến các quy trình sản xuất dựa trên các nguồn lực địa phương, làm cho nó trở thành một công cụ mạnh mẽ trong việc phát triển tiền đồn có người quản lý với sự phụ thuộc tối thiểu vào Trái đất.
Các con đường di truyền tổng hợp
Kỹ thuật chuyển hóa truyền thống đã được củng cố bằng việc đưa ra các sự kết hợp của các gen nước ngoài và tối ưu hóa bởi sự tiến hóa có hướng. Có lẽ ứng dụng sinh học tổng hợp được biết đến nhiều nhất cho đến nay là E. coli và nấm men để sản xuất ra tiền chất của thuốc chống sốt rét, Artemisinin, bởi phòng thí nghiệm của Jay Keasling
Cuộc sống tổng hợp
Gene hoạt động trong bộ gen tối thiểu của cơ thể tổng hợp, Syn 3.
Một chủ đề quan trọng trong sinh học tổng hợp là cuộc sống tổng hợp, tức là cuộc sống nhân tạo được tạo ra trong ống nghiệm từ các phân tử sinh học và các vật liệu thành phần của chúng. thí nghiệm cuộc sống tổng hợp cố gắng hoặc thăm dò về nguồn gốc của cuộc sống, nghiên cứu một số tính chất của cuộc sống, hoặc tham vọng hơn để tái tạo cuộc sống từ các thành phần (vô sinh) không sống. sinh học tổng hợp nỗ lực để tạo ra các phân tử sinh học tiểu thuyết sự kiện mới và các loài sống có khả năng thực hiện một loạt các chức năng y tế và công nghiệp quan trọng, từ sản xuất dược phẩm để giải độc đất bị ô nhiễm và nước. Trong y khoa, nó cung cấp triển vọng sử dụng các bộ phận sinh học thiết kế như là một điểm khởi đầu của một loại trị liệu hoàn toàn mới và các công cụ chẩn đoán
Trong lĩnh vực sinh học tổng hợp, mọi sinh linh “tế bào nhân tạo” đã được định nghĩa là một que di động hoàn toàn tổng hợp nhân tạo có thể thu năng lượng, duy trì gradient ion, chứa phân tử cũng như lưu trữ thông tin và có khả năng đột biến. Không ai có thể tạo ra một tế bào nhân tạo như vậy
Sinh vật đầu tiên có DNA nhân tạo được tạo ra bởi các nhà khoa học thuộc Viện Nghiên cứu Scripps và E. coli được thiết kế để nhân bản một bảng chữ cái di truyền mở rộng
Một bộ gene tổng hợp hoàn toàn được sản xuất bởi Craig Venter, và nhóm nghiên cứu của ông đã giới thiệu các tế bào chủ của vi khuẩn, và cho phép các tế bào vật chủ phát triển và nhân bản