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中科院:首次人工创建了单条线型染色体的真核细胞

发布时间:2019-06-08 00:38 来源:未知 编辑:admin

  中国科学院近期在国际上首次人工创建了单条线型染色体的真核细胞,在合成生物学领域取得了里程碑式的重大突破。相关文章在北京时间今天(2号)凌晨发布在国际顶尖学术期刊《自然》上

  这一成果打破了原核生物与真核生物的界限,颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念,标志着我国将开启人造生命和合成生物学领域研究的新时代。

  染色体携带了生命体生长与繁殖的遗传信息,真核生物(包括人类、动物、植物、真菌、酵母)通常含有线型结构的多条染色体,而原核生物(也就是细菌)通常含有环型结构的一条染色体。

  覃重军研究员大胆地假设真核生物(人类、动物、 植物、真菌、酵母)也能像原核生物一样,用一条线型染色体装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能。历经4年时间,通过15轮的染色体融合,最终成功创建了只有一条线型染色体的酿酒酵母菌株SY14。

  此后,研究组联合了众多团队,深入鉴定SY14的代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构;发现虽然人工创建的单条线型染色体的三维结构发生了巨大变化,但SY14酵母具有正常的细胞功能,因此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。

  研究成果是通过经典分子生物学“假设驱动”与合成生物学“工程化研究模式”来探索解析生命起源与进化中重大基础科学问题的一个新范例。将天然复杂酵母染色体通过人工改造以全新的简约化形式表现出来,是继原核细菌“人造生命”之后的一个重大突破。同时

  ,酿酒酵母是研究染色体异常的重要模型,1/3基因与具有23对染色体的人类基因同源。人类的过早衰老与染色体的端粒长度直接相关,端粒的缩短还与许多疾病相关,包括基因突变,肿瘤形成等。与天然酵母的32个端粒相比,覃重军研究团队人工创造的单条线个端粒,为研究人类端粒功能及细胞衰老提供了很好的模型。此

  外,该项工作也表明,天然复杂的生命体系可以通过人工干预变简约,自然生命的界限可以被人为打破,甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。

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