Cell：單分子測序揭示驚人的基因組重排

　　科學家們發現，生活在池塘里的單細胞生物Oxytricha trifallax有一種非凡的能力，它們能在交配時將DNA打碎并快速重排這些片段。這項研究發表在上一期的Cell雜志上。

　　Oxytricha的基因重排是一個非常精密的過程，“這是大自然早期一種的復雜化嘗試，”文章的資深作者，Princeton 大學教授Laura Landweber說。

　　從實用性的角度看，人們可以將Oxytricha當成模式生物，研究高等動物的染色體重排。在癌癥早期，染色體會經歷混亂的重排事件，而Oxytricha可以一步步地展現這一過程。

　　這項研究中的Oxytricha基因組是通過PacBio單分子測序完成的，Pacific Biosciences公司開發的這一技術可以實現超長的測序讀取。

　　Landweber介紹道，Oxytricha與其它微生物截然不同，Oxytricha細胞大約是人類細胞的十倍大，而且擁有兩個細胞核。體細胞核含有5%的遺傳信息，有轉錄活性，負責調節細胞的內部活動。而生殖系細胞核保存著要傳遞給下一代的全部遺傳信息，沒有轉錄活性。研究顯示， Oxytricha在發育過程中，能通過大規模的程序化DNA重排，將生殖系細胞核轉變為體細胞核。

　　事實上，Oxytricha交配只是為了交換DNA。在營養充足的時候，Oxytricha主要采取無性繁殖，不斷地有新細胞出芽。在營養匱乏的時候，兩個Oxytricha發生融合并分享遺傳信息（交配），拆散并重排生殖系細胞核的基因和DNA，共同構建擁有一套新染色體的體細胞核。這一過程能讓Oxytricha煥發青春活力，也提高了遺傳物質的多樣性， Landweber說。

　　在Oxytricha的交配過程中，生殖系細胞核選出大約225,000個小DNA片段，來構建新染色體。Landweber實驗室之前的工作表明（2012年的一篇Cell文章和2008年的一篇Nature文章），上一代Oxytricha的數百萬非編碼RNA引導著上述過程，它們以正確的順序標記和分選DNA片段。

　　此外，Oxytricha龐大的基因組也令人印象深刻，Landweber說。2013年她的團隊發現，這種生物的體細胞核含有大約16,000染色體，這些染色體大多只含有一個基因。

　　Oxytricha的獨特遺傳學機制為DNA提供了很好的保護，有利于將強健的遺傳物質傳遞下去。正因如此，這種生物才能夠廣泛分布在世界各地。