清华生命学院戴俊彪研讨组发文报导酿酒酵母十
来源:小孩子网 发表于2019-07-27 23:35:39 编辑:向佐
摘要: 戴俊彪在实验室。 沈伯韩 摄 3月10日电 (通讯员 李春园 李冰淞 李天一 秦琴 张维民) 3月10日,清华大学生命科学学院戴俊彪研讨组在《科学》(Science)

戴俊彪在实验室。 沈伯韩 摄

3月10日电 (通讯员 李春园 李冰淞 李天一 秦琴 张维民) 3月10日,清华大学生命科学学院戴俊彪研讨组在《科学》(Science)期刊宣布题为《在百万级碱基量级组成染色体上修改核糖体DNA》( Engineering the ribosomal DNA in a megabase synthetic chromosome )长文(Research Article),成功完结了酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)十二号染色体的人工规划与组成。人工酿酒酵母的十二号染色体是现在世界上发现的最长真核线性染色体,全长为976067个碱基。

戴俊彪研讨组根据原始碱基序列规划出新的碱基序列,并经过自主开发的分层拼装和后续改造方案终究取得可在酿酒酵母体内正常发挥功用的组成十二号染色体(synXII),并对十二号染色体上编码核糖体RNA的DNA序列(rDNA)展开了一系列工程化改造。

戴俊彪研讨组对酿酒酵染色体进行组成改造。 沈伯韩 摄

本期《科学》杂志以酿酒酵母组成染色体作为主题和封面,同期刊出了戴俊彪研讨组协作参加,由美国纽约大学首要完结的六号染色体、华大基因和英国爱丁堡大学一起完结的二号染色体、天津大学首要完结的五号染色体,以及法国巴斯德研讨所首要完结的组成染色体3D结构等系列研讨作业。

能否在实验室结构具有生命特性的细胞一向是生命研讨范畴一个重要应战,也表现了人类对生命来源的不懈探究。跟着DNA组成技能的不断开展,许多基因资料都可被化学组成出来。时至今日,科学家已完结了病毒、噬菌体、细菌等物种的基因组规划与构建,相关人工组成的基因组能正常地完结自我仿制和繁殖等生物功用。

最近,来自美、中、英、澳大利亚和新加坡的科学家构成世界联盟,一起展开榜首个真核生物 酿酒酵母基因组的从头规划与制作,该项基因组工程被简称为Sc2.0。该工程着重对基因组的全体规划,包含消除基因组中的转座子、重复序列等或许的冗余元件,一起参加一些特定的元件,如能够使基因组发作大规模改变的loxP序列等。Sc2.0方案根据 构建以助于了解 的组成生物学理念,经过对酿酒酵母基因组的规划、组成以及改造,以期能从全基因组水平更透彻地了解遗传物质发挥功用的生物学机制、遗传信息的传递与调控,然后协助人类有目的地规划和改造生命体,完结预设功用,有用处理现在面对的环境污染、粮食缺少等严重应战。

在Sc2.0方案中,戴俊彪课题组首要担任霸占16条染色体中长度最长、功用最为特别的十二号染色体的人工组成。天然酿酒酵母十二号染色体长度约为250万个碱基对,包含长约109万个碱基对的染色体以及一个由约150个重复单元组成的编码核糖体RNA区域。后者构成了细胞核内一个特别结构 核仁。为了取得具有完好生物学功用的酿酒酵母染色体,十二号染色体的组成初次采用了分级拼装的战略(见图1)。首要,经过大片段组成序列,在六个菌株中别离完结了对染色体不同区域内源DNA的逐渐替换。然后,使用酵母减数分裂过程中同源重组的特性,将多个菌株中的组成序列进行兼并,终究取得完好的组成型染色体。

图1:分级拼装和后续改造十二号染色体的原理图。

编码核糖体RNA的内部转录距离区(ITS)在植物和真菌中一向被当作DNA分子标签用于种属的判定。该序列能否被其他生物的相应序列代替而混杂物种判定是一个悬而未决的问题。在十二号染色体的拼装过程中,编码核糖体RNA区域首要被完好地保留下来,接着在组成染色体上彻底去除,最终在基因组多个不同方位上使用修饰过的rDNA单元进行了再生。研讨组使用贝酵母(Saccharomyces bayanus)的内部转录距离区序列成功重建并取得没有明显表型缺点的酵母。该酵母依照DNA分子标签能够被判定为贝酵母,但其基因组中所有其他序列都来源于酿酒酵母。

十二号染色体的组成不只标明咱们能规划并构建取得含有百万级碱基的组成染色体,完结对高度重复的编码核糖体RNA基因簇进行修改与控制,奠定了未来对其他超大、结构超杂乱的基因组进行规划与编写的根底,一起也证明了酵母基因组中编码核糖体RNA区域及其他序列均具有惊人的灵敏度与可塑性。

研讨组组成改造人工酿酒酵母染色体。 沈伯韩 摄

3月9日,戴俊彪研讨员和Sc2.0方案我国协作组华大基因的杨焕明院士、天津大学的元英进副校长等一起在清华大学举行媒体碰头会,与人民日报社、新华通讯社、科技日报等多家媒体进行座谈。戴俊彪具体介绍了Sc2.0方案的研讨布景、概略和首要效果,并论述了课题组后续在组成基因组方向的作业和开始效果。杨焕明、元英进对十二号染色体的组成表示祝贺,对染色体人工组成的作业予以高度评价,并对组成生物学的未来开展进行了展望。

3月9日,参加世界酿酒酵母基因组组成方案的我国科学家代表在清华大学媒体碰头会后合影,自左至右依次为:李炳志、戴俊彪、杨焕明、元英进、沈玥。 沈伯韩 摄

清华大学生命学院生命科学联合中心博士研讨生项目(CLS)五年级博士生张维民,及生命学院联合培育博士研讨生项目(PTN)六年级博士生赵广厚、五年级博士生罗周卿为本文一起榜首作者。清华大学生命科学学院戴俊彪研讨员为本文通讯作者。清华大学陈国强、吴庆余,约翰霍普金斯大学乔尔巴德(Joel S. Bader),爱丁堡大学蔡毅之,纽约大学杰夫布卡(Jef D. Boeke)及无锡青兰生物科技有限公司林继伟为本研讨供给了相关协助和支撑。清华大学方剑火供给了基因组和RNA的测序服务。本作业取得了国家自然科学基金、我国科技部、教育部博士点专项、我国高等教育博士项目研讨基金会、国家 千人方案 和清华大学供给的发动基金等多项经费支撑。

 

清华生命学院戴俊彪研讨组发文报导酿酒酵母十二号染色体的规划组成

 

清华生命学院戴俊彪研讨组发文报导酿酒酵母十二号染色体的规划组成

 

清华生命学院戴俊彪研讨组发文报导酿酒酵母十二号染色体的规划组成

 

清华生命学院戴俊彪研讨组发文报导酿酒酵母十二号染色体的规划组成

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