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酿酒酵母的16条染色体合并为一条后会怎么样? 染色体是基因的载体,不同生物类型可能具有不同染色体数目,在生物进化过程中可能通过倍性化过程使某些物种的染色体数目增加,当然基因组的结构可能也发生了相应变化。假若反其道而行之,让现有物种的染色体数目极大减少,会怎么样?
8月1日,Nature期刊背靠背发表了两篇关于酵母染色体融合重塑基因组结构的研究论文,论文标题分别为Creating a functional single chromosome yeast和Karyotype engineering by chromosome fusion leads to reproductive isolation in yeast。两个研究团队分别从酿酒酵母的16条染色体出发,通过CRISPR-Cas9技术敲除多余着丝粒和端粒,通过同源重组机制实现了酵母染色体之间的融合,最终分别获得了1条和2条染色体。
染色体融合后获得的酿酒酵母,染色体的三级结构由于着丝粒和端粒结构消失,故绝大多数染色体间和染色体内的相互作用消失了,但这些具有重塑基因组结构的酵母的表型和野生型基本一样,同时其基因表达情况也和野生型几乎完全一样(The fusion of sixteen native linear chromosomes into a single chromosome results in marked changes to the global three-dimensional structure of the chromosome due to the loss of all centromere-associated inter-chromosomal interactions, most telomere-associated inter-chromosomal interactions and 67.4% of intra-chromosomal interactions. However, the single-chromosome and wild-type yeast cells have nearly identical transcriptome and similar phenome profiles.)。这意味着天然复杂的生命体系通过人工干预变简约,甚至可人工创造全新的自然界不存在的生命。该研究对深度了解染色体进化具有极其重要的意义,同时该研究也颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念,揭示了染色体三维结构与实现细胞生命功能的全新关系。详细内容见论文全文:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0382-x.pdf,https://www.nature.com/articles/s41586-018-0374-x.pdf。
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GMT+8, 2024-11-17 13:18
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