中科院:首次人工創建了單條線型染色體的真核細胞

2020-12-14 央廣網

中科院：首次人工創建了單條線型染色體的真核細胞

2018-08-02 17:14:00來源：央廣網

　　央廣網上海8月2日消息（記者傅聞捷）據中國之聲《央廣新聞》消息，中國科學院近期在國際上首次人工創建了單條線型染色體的真核細胞，在合成生物學領域取得了裡程碑式的重大突破。相關文章在北京時間今天（2號）凌晨發布在國際頂尖學術期刊《自然》上，這一成果打破了原核生物與真核生物的界限，顛覆了染色體三維結構決定基因時空表達的傳統觀念，標誌著我國將開啟人造生命和合成生物學領域研究的新時代。

　　染色體攜帶了生命體生長與繁殖的遺傳信息，真核生物（包括人類、動物、植物、真菌、酵母）通常含有線型結構的多條染色體，而原核生物（也就是細菌）通常含有環型結構的一條染色體。

　　覃重軍研究員大膽地假設真核生物（人類、動物、 植物、真菌、酵母）也能像原核生物一樣，用一條線型染色體裝載所有遺傳物質並完成正常的細胞功能。歷經4年時間，通過15輪的染色體融合，最終成功創建了只有一條線型染色體的釀酒酵母菌株SY14。

　　此後，研究組聯合了眾多團隊，深入鑑定SY14的代謝、生理和繁殖功能及其染色體的三維結構；發現雖然人工創建的單條線型染色體的三維結構發生了巨大變化，但SY14酵母具有正常的細胞功能，因此顛覆了染色體三維結構決定基因時空表達的傳統觀念，揭示了染色體三維結構與實現細胞生命功能的全新關係。

　　這一項研究成果是通過經典分子生物學「假設驅動」與合成生物學「工程化研究模式」來探索解析生命起源與進化中重大基礎科學問題的一個新範例。將天然複雜酵母染色體通過人工改造以全新的簡約化形式表現出來，是繼原核細菌「人造生命」之後的一個重大突破。

　　同時，釀酒酵母是研究染色體異常的重要模型，1/3基因與具有23對染色體的人類基因同源。人類的過早衰老與染色體的端粒長度直接相關，端粒的縮短還與許多疾病相關，包括基因突變，腫瘤形成等。與天然酵母的32個端粒相比，覃重軍研究團隊人工創造的單條線型染色體僅有2個端粒，為研究人類端粒功能及細胞衰老提供了很好的模型。

　　此外，該項工作也表明，天然複雜的生命體系可以通過人工幹預變簡約，自然生命的界限可以被人為打破，甚至可以人工創造全新的自然界不存在的生命。

編輯： 林馥榆

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