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单分子测序揭示惊人的基因组重排

日期:2014-09-10 00:00:00

科学家们发现,生活在池塘里的单细胞生物Oxytricha trifallax有一种非凡的能力,它们能在交配时将DNA打碎并快速重排这些片段。从实用性的角度看,人们可以将Oxytricha当成模式生物,研究高等动物的染色体重排。在癌症早期,染色体会经历混乱的重排事件,而Oxytricha可以一步步地展现这一过程。

Landweber先容道,Oxytricha与其它微生物截然不同,Oxytricha细胞大约是人类细胞的十倍大,而且拥有两个细胞核。体细胞核含有5%的遗传信息,有转录活性,负责调节细胞的内部活动。而生殖系细胞核保存着要传递给下一代的全部遗传信息,没有转录活性。研究显示, Oxytricha在发育过程中,能通过大规模的程序化DNA重排,将生殖系细胞核转变为体细胞核。

事实上,Oxytricha交配只是为了交换DNA。在营养充足的时候,Oxytricha主要采取无性繁殖,不断地有新细胞出芽。在营养匮乏的时候,两个Oxytricha发生融合并分享遗传信息(交配),拆散并重排生殖系细胞核的基因和DNA,共同构建拥有一套新染色体的体细胞核。这一过程能让Oxytricha焕发青春活力,也提高了遗传物质的多样性, Landweber说。

在Oxytricha的交配过程中,生殖系细胞核选出大约225,000个小DNA片段,来构建新染色体。Landweber实验室之前的工作表明,上一代Oxytricha的数百万非编码RNA引导着上述过程,它们以正确的顺序标记和分选DNA片段。

此外,Oxytricha庞大的基因组也令人印象深刻,Landweber说。2013年她的团队发现,这种生物的体细胞核含有大约16,000染色体,这些染色体大多只含有一个基因。

Oxytricha的独特遗传学机制为DNA提供了很好的保护,有利于将强健的遗传物质传递下去。正因如此,这种生物才能够广泛分布在世界各地。

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