天津大學元英進團隊首實現對人造環形染色體基因組重排

   天津大學合成生物學元英進教授團隊首次將自主設計合成的５號釀酒酵母環形染色體進行基因組重排，為探索環形染色體結構變異和功能提供了新的研究思路和模型。１７日，在最新一期上線的國際學術期刊《自然·通訊》上刊載了這一名為《環形５號染色體基因組重排》的論文。

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染色體結構變異對生物性狀多樣性具有重要影響。常見的真核生物染色體一般都是成線性的棒狀結構，而人類的某些染色體發生變異后會出現“成環”的現象。染色體的環化與癌癥、癲癇、智力發育遲緩、白血病等多種疾病的發生密切相關。目前對環形染色體結構變異及所產生表型的認知相對匱乏。

元英進教授團隊以此前人工合成的釀酒酵母環形５號染色體為研究對象，利用ＳＣＲａＭｂＬＥ基因組重排系統對其進行基因組重排，發現環形染色體不同于線性染色體的多種結構性變化。

研究人員選擇了抗癌活性化合物——紫色桿菌素前體物作為目標性狀，通過多輪基因組重排來探究染色體結構變異對細胞功能的影響。研究發現，環形染色體基因組重排過程中會連續產生復雜的基因組結構變異和表型優化。環形染色體重排后，發現了１、３、６、１２、１３和環形５號染色體的數目加倍，形成染色體非整倍體酵母菌株。重排使染色體自身產生更多的非對稱性結構變異，包括ＤＮＡ片段的重復和片段插入；經過５次連續誘導重排后，所獲得環形染色體的長度比原始染色體增加了一倍以上。

環形染色體重排過程檢測到更多的非天然新型結構變異。同時發現，未表征基因ＹＥＲ１８２Ｗ的缺失與ＰＤＶ的產量提升具有相關性。

研究表明，環形染色體在基因組重排過程中通過修改染色體數目和結構可以持續產生染色體結構變異和細胞表型增強，進而推動基因組的進化，為理解ＤＮＡ基因型與生物表型關系提供了有效的研究模型。

該研究獲得了國家自然科學基金和國家重點基礎研究發展計劃等基金的大力支持。