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科學(xué)家開發(fā)出人工基因組高效簡(jiǎn)化策略為最小酵母基因組的構(gòu)建提供了可能

2021-01-11 15:49:52來源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》

近日，《基因組生物學(xué)》發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院戴俊彪團(tuán)隊(duì)的研究成果

，他們開發(fā)出一種稱為SGC(SCRaMbLE-based genome compaction)的人工基因組高效簡(jiǎn)化策略

，并以此方法刪除了第12號(hào)染色體左臂中超過一半的非必需基因

，為構(gòu)建第一個(gè)最小真核基因組及理解真核生命的核心組成奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)

。

相對(duì)于野生型基因組

，合成酵母基因組的一個(gè)特征是在酵母基因組中系統(tǒng)性地插入了大量的序列特異性重組位點(diǎn)loxPsym

，這使得在Cre重組酶表達(dá)時(shí)

，合成基因組可以發(fā)生倒置

、缺失

、重復(fù)和易位等各種重排(SCRaMbLE系統(tǒng))，為最小酵母基因組的構(gòu)建提供了可能

。

SCRaMbLE所產(chǎn)生的基因組重排是隨機(jī)的

，刪除是其中的一種形式，為確保SCRaMbLE之后的基因組都發(fā)生序列刪除

，研究者通過選取合適的插入位點(diǎn)

，將選擇性標(biāo)記——URA3基因插入合成的染色體中，并通過藥物對(duì)該基因的反篩作用

，富集了該基因所在片段被刪除的菌株

。

此外，SCRaMbLE所介導(dǎo)的刪除是以兩個(gè)loxPsym位點(diǎn)之間的序列為基本單位的

，因此如果兩個(gè)loxPsym位點(diǎn)之間包含必需基因

，則該片段內(nèi)的其他非必需基因也無法被刪除。如何覆蓋到這些非必需基因

，實(shí)現(xiàn)無偏刪除?對(duì)此

，研究者利用釀酒酵母同源重組技術(shù)，以eArray的形式為酵母細(xì)胞提供了必需基因的額外拷貝

。在eArray存在的情況下

，單次SCRaMbLE的刪除能力提升了3倍左右，甚至可以一次刪除合成序列上超過1/3的基因

。

為實(shí)現(xiàn)基因組的逐步簡(jiǎn)化直至最小化

，研究團(tuán)隊(duì)建立了合成基因組的連續(xù)刪減流程

，通過3次連續(xù)刪減，在保證菌株存活的前提下

，最終刪除了合成序列上65個(gè)非必需基因中的39個(gè)

，成功將左臂的長(zhǎng)度縮短了近100kbp(原總長(zhǎng)度為170kbp)。(見習(xí)記者刁雯蕙)

責(zé)任編輯：孫知兵

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