天津大学元英进团队首实现对人造环形染色体基因组重排

   天津大学合成生物学元英进教授团队首次将自主设计合成的５号酿酒酵母环形染色体进行基因组重排，为探索环形染色体结构变异和功能提供了新的研究思路和模型。１７日，在最新一期上线的国际学术期刊《自然·通讯》上刊载了这一名为《环形５号染色体基因组重排》的论文。

图片来源于网络

染色体结构变异对生物性状多样性具有重要影响。常见的真核生物染色体一般都是成线性的棒状结构，而人类的某些染色体发生变异后会出现“成环”的现象。染色体的环化与癌症、癫痫、智力发育迟缓、白血病等多种疾病的发生密切相关。目前对环形染色体结构变异及所产生表型的认知相对匮乏。

元英进教授团队以此前人工合成的酿酒酵母环形５号染色体为研究对象，利用ＳＣＲａＭｂＬＥ基因组重排系统对其进行基因组重排，发现环形染色体不同于线性染色体的多种结构性变化。

研究人员选择了抗癌活性化合物——紫色杆菌素前体物作为目标性状，通过多轮基因组重排来探究染色体结构变异对细胞功能的影响。研究发现，环形染色体基因组重排过程中会连续产生复杂的基因组结构变异和表型优化。环形染色体重排后，发现了１、３、６、１２、１３和环形５号染色体的数目加倍，形成染色体非整倍体酵母菌株。重排使染色体自身产生更多的非对称性结构变异，包括ＤＮＡ片段的重复和片段插入；经过５次连续诱导重排后，所获得环形染色体的长度比原始染色体增加了一倍以上。

环形染色体重排过程检测到更多的非天然新型结构变异。同时发现，未表征基因ＹＥＲ１８２Ｗ的缺失与ＰＤＶ的产量提升具有相关性。

研究表明，环形染色体在基因组重排过程中通过修改染色体数目和结构可以持续产生染色体结构变异和细胞表型增强，进而推动基因组的进化，为理解ＤＮＡ基因型与生物表型关系提供了有效的研究模型。

该研究获得了国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划等基金的大力支持。