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人类人工染色体绕过着丝粒路障

2019-07-28 15:10:31 • 来源：

人工染色体(HACs)可以成为了解哺乳动物染色体功能和创造合成生物系统的有用工具，但在过去的20年中，它们受到效率低下的人工着丝粒的限制。研究人员宣布，他们已经在这个关键部分取得了进展。人工染色体(HACs)可以成为了解哺乳动物染色体功能和创造合成生物系统的有用工具，但在过去的20年中，它们受到效率低下的人工着丝粒的限制。在7月25日的Cell期刊上，研究人员宣布他们在这个关键部分取得了进展。

人类人工染色体绕过着丝粒路障

“这个着丝粒过去被称为染色体的黑盒子，”宾夕法尼亚大学生物化学和生物物理学教授Ben Black说。“如果你正在研究任何一种生物过程，你希望能够建立它，那就是我们在这里取得进展的地方。”

在哺乳动物中，着丝粒 - X形染色体的中心点 - 确保染色体在细胞分裂时遗传，充当纺锤体纤维的锚，将复制的染色体拉成两半。天然人着丝粒的遗传序列是数千次重复的171碱基对序列。着丝粒DNA也必须在细胞中进行表观遗传修饰才能正常发挥作用。这些表观遗传标记(DNA上的蛋白质和化学标记)被认为是由人CENP蛋白在着丝粒处建立的。

第一代HAC依赖于重复着丝粒序列和CENP-B。但是重复的序列使着丝粒很难克隆用于实验室的研究。因此，“最近报道的所有合成染色体都使用有意去除重复元素的方法，”布莱克说，这使得将酵母人工染色体中的技术转变为HAC变得不可能。

Black的团队现在已经创建了两个新的HAC：既不使用CENP-B，也不使用CENP-B。“我们希望看看我们是否可以通过赋予我们放入细胞中的DNA以及表观遗传标记来破坏规则，”布莱克说。它们的改进消除了对CENP-B的要求，使HAC在细胞培养中更可靠地遗传，并为研究人员提供了用基因组方法研究它们的机会，这在以前是不可能的。

CENP-B虽然对于天然染色体不是必需的，但直到现在才被认为是人工着丝粒形成所必需的。一个密切相关的蛋白质CENP-A实际上是着丝粒的基本表观遗传标记，而Black和他的团队已经能够将CENP-A的组装指向进入的HAC DNA。

Black和他的团队制作的下一代HAC将允许对功能性染色体的基本成分进行更彻底的研究。因为他们的HAC版本没有长重复部分，Black的团队能够使用基因组方法来分析形成着丝粒的序列。更可靠的HAC还将为复杂的合成生物系统打开大门，这些系统需要比病毒更长的序列，这是目前提供合成遗传系统的常用模式。

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