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我科学家再创单条环型染色体酵母
来源:解放日报 发布时间:2018-12-20

   几个月前,国际顶尖学术期刊《自然》在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所覃重军团队与合作者首次人工创建单条染色体真核细胞这一重大成果。他们把酿酒酵母细胞里原本天然的16条染色体,人工融合成单条线型染色体,且具有正常细胞功能。这是在“人造生命”领域具有里程碑意义的突破,打破了原核生物与真核生物的界限。

  记者获悉,日前,覃重军团队与合作者把这一研究又往前推进了一步,他们在酿酒酵母细胞单条线型染色体基础上,创造了一种新的酵母菌株,仅含有一个单一环型染色体,这也是之前在大自然中没有被发现的。12月17日,成果发表在《细胞研究》上。

  自然界存在的生命体可以分为真核生物和原核生物。真核生物细胞,含有多条线型染色体,比如人类、小鼠、酿酒酵母等都是真核生物,酿酒酵母有16条染色体,其基因约有三分之一与人类同源。原核生物细胞通常只有一条环型染色体,比如大肠杆菌、破伤风菌等细菌。

  “这次,从一条线型染色体到一条环型染色体的酿酒酵母细胞,我们的研究往前迈进了一步,也就是说,真核生物能够以环型染色体存在。”覃重军说,自然界原本就有染色体环化现象,人类或其他真核生物的染色体原本是线型的,但在个别染色体出现疾病、缺失或突变的情况下,也有可能变成环型。因为无法判断这一效应是由环化造成还是其他原因,人们很难去界定和研究这个情况。这一研究的新颖性在于第一次实现精确环化,即通过把单条线型染色体两端的端粒敲除,直接变成了单条环型染色体,从而可以更清晰地观察到,在细胞衰老和异常过程中到底发生了什么。“我们观察到,从线型到环型,细胞生长变慢,细胞形态异常且失去了减数分裂产生后代的功能,这与人体染色体的环化都有相似之处,将有助于为人类染色体疾病研究建立相关模型。”

  人类的衰老与染色体两端的端粒长度直接相关。随着细胞分裂次数增加,染色体末端的端粒长度会逐渐缩短,当端粒变得不能再短时,细胞就会死亡。“让人惊讶的是,原本以为单条线型染色体环化后会很难生存,没想到还活得比较好。此外,我们发现它并没有端粒依赖的衰老。”覃重军说,希望借助这一工作,能为高等生物染色体疾病及衰老的研究提供有用的模型。


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