只剩一条染色体,它仍然活着~
日前,中国科学院上海生命科学院植物生理生态研究所研究员,覃重军,创造了世界首例只有一条染色体的酵母生命体,该研究结果于8月1日发表在世界顶级期刊《Nature》杂志上,并在央视CCTV 1中报道。
单染色体酿酒酵母3D图
真核生物的基因组拥有着一定数量的染色体,融合染色体的生命体是否能存活,还属于未知。目前世界上染色体融合技术还不成熟,融合染色体至一条更是未有先例。日前,中国科学家成功地将酿酒酵母的16条染色体融合为一条染色体,人工创造了一种新型的酵母菌株,这是国际首例人造单染色体真核细胞。令人意外的是,尽管融合显著改变了三维染色体结构,但是含有融合染色体的酵母细胞并没有出现重大的生长缺陷。除了删除了少数非必须基因外,新菌株所含有的遗传物质与正常酿造酵母相同。
8月1日《自然》期刊中报告了这项成果
“这项研究可以让研究人员探索染色体数量减少后,可能会出现的结果。”在同期刊发的评论文章中,法国国家科学研究院、法国国家健康与医学研究院Gianni Liti写到。“令人惊讶的是,将16条染色体合并为1条后,它们依然能够存活。”
本次研究论文的通讯作者覃重军说:“在我看来,染色体数量在真核生物中是随机的,所以我想我们能够创造一条染色体,那么我们就可以回答很多问题了。比如说,有机体对染色体数量的改变有多大的容忍度”
研究人员在实验中用的酿酒酵母一共有16条染色体,每条染色体的两端都会有一个叫做端粒的保护性结构,同时染色体还有一个着丝粒的结构,着丝粒对细胞分裂时染色体分离具有重要作用,他能确保染色体各部分在细胞分裂过程中精确分配到母细胞和子细胞。为了解决这个问题,研究人员通过基因编辑的技术将染色体的端粒和着丝粒精准地去除,然后将已经构建好的两条染色体从缺口处进行结合。在重复了15轮染色体融合后,共去除30个端粒和15个着丝粒,剩余2个端粒和一个着丝粒。最终将酵母的16条染色体融合成一条完整的染色体,为此研究团队花费了4年时间。
MoFlo流式细胞仪
通过使用贝克曼流式细胞仪MoFlo,他们发现虽然人工创建的单线条型染色体的三维结构发生了巨大改变,但是酵母具有正常的细胞功能。总体而言细胞的大小、形态等特性都没有太大的改变。
作为当今************的流式分选系统,贝克曼流式细胞仪MoFlo系列建立了流失分选的黄金标准,推动了细胞分选在科学界的应用作出杰出贡献,在全球科学家中独享盛誉。
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MoFlo系列高精度信号分辨能力(液流稳定、激光/电子系统/PMT噪音低/运算速度快)和高活性收获细胞(系统清洁度好)的功能在染色体分选中得到淋漓尽致的表现
染色体检测
不同染色体之间的DNA含量差异很小,普通的DNA染料无法精确区分23对染色体。利用高功率355nm紫外激光激发的HOECHST 33258和高功率458nm激光激发的CA3分别对染色体的DNA进行染色。不同的染色体因其G-C/A-T碱基对的比例不同而被分离开,选中任何一条染色体设门后即可进行高纯度分选。染色体分析分选可以应用在高精度FISH、染色体移位、基因定位、染色体序列测定、染色体相关蛋白分析等。
肿瘤干细胞检测
肿瘤干细胞通常缺乏特异性标记,含量又很低,所以很难被检测到。肿瘤干细胞和普通肿瘤细胞相比,细胞膜含有有泵动功能的ABC等蛋白家族,是肿瘤耐药和复发的决定性因素,因此对肿瘤干细胞的研究具有重要意义。
利用其细胞膜的泵动功能,以小分子活性染料Hoechst33342对肿瘤样本进行平衡染色,可以检测到因为泵出Hoechst33342而着色较少的侧群细胞(SP,Side Population),此即为肿瘤干细胞。利用泵蛋白抑制剂Verapami同时染色,可以看到侧群细胞比例明显减少或全部消失,能确认SP细胞的位置。其它干细胞,如间充质干细胞、造血干细胞、神经干细胞、各种成体干细胞等都可以用这种方法来进行筛选。分选出SP细胞群和非SP细胞群,可研究基因和蛋白表达差异、致病机理、药物筛选等生命科学的重大课题。
低含量,连续表达细胞同时进行高速四路分选
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