《Cell》简化人类人工染色体构建方法

　　过去20年，研究人员一直在努力完善人类人工染色体构建（简称HACs），本周发表在《Cell》杂志的一篇论文，来自宾夕法尼亚大学的研究人员描述了一种形成着丝粒的新方法，该方法甚至绕过了自然染色体形成所需的生物学要求。

　　

过去20年，研究人员一直在努力完善人类人工染色体构建（简称HACs），本周发表在《Cell》杂志的一篇论文，来自宾夕法尼亚大学的研究人员描述了一种形成着丝粒的新方法，该方法甚至绕过了自然染色体形成所需的生物学要求。

简单来说，他们是把一个名为CENP-A的蛋白质直接递给HAC DNA，从而简化了HAC的实验室合成。

“我们的方法简化了HACs的构建和表征，为制造全人造人类染色体扫清了障碍，”宾夕法尼亚大学生化和生物物理学教授Ben Black博士说。

HACs本质上是一个携带工程基因合集的小染色体，这些基因与细胞的天然染色体一起是可遗传的，生物工程师们设想，HACs可以完成包括为基因治疗提供大蛋白或运输自杀基因等各种各样的工作。

“我们把HACs想象成染色体的小模型，”Black实验室的博士生（现华盛顿大学的博后）文章一作Glennis Logsdon说。“通过一种更直接的方式在一个HAC上建立一个着丝粒，对扩大到全尺寸的人类染色体来说是更进一步了。”

在分裂过程中，HACs从母细胞到子细胞的遗传是关键，着丝粒在其中起着重要作用——细胞分裂时，着丝粒将成对的姐妹染色体捆绑在一起，没有它，整个染色体会在细胞分裂过程中七零八碎。

为了实现细胞复制，人类的着丝粒并不是简单地由DNA序列编码的，也不像已经研究的比较透彻的酵母合成染色体。哺乳动物依靠CENP-A蛋白来确定染色体上的着丝粒位置，从而进行精确的细胞分裂。

之前在试管中制作HAC着丝粒时，与CENP-A的接触概率很低，“偶遇”只发生在HAC基因组的高度重复DNA序列上，可这些高度重复的DNA序列对生物学家来说却是“祸害”，“因为我们现有的工作方法基本上都是为非重复DNA序列设计的，”Black说。

Black课题组通过将CENP-A直接呈递给HAC DNA，完全绕过了重复DNA。他们的工作涉及“强迫”CENP-A与非重复性DNA序列结合。

“我们采取了旁道方法制造出了具有完整功能的HAC的着丝粒。过去二十年，复制着丝粒DNA一直是哺乳动物染色体工程师的噩梦，”Black说。“我们如今的成功，意味着合成人类染色体距离近两年其他课题组在酵母染色体领域所取得的成就只差一步之遥了。”

合成生物学这一领域的下一步是把Black实验室的着丝粒与其他课题组设计的一组基因融合起来，一步步逼近人类基因组计划目标——组装建立起一个生命尺寸的合成染色体。

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原文检索：Human Artificial Chromosomes that Bypass Centromeric DNA

（生物通：伍松）