只剩一條染色體,它仍然活著~
日前,中國科學院上海生命科學院植物生理生態研究所研究員,覃重軍,創造了世界首例只有一條染色體的酵母生命體,該研究結果于8月1日發表在世界頂級期刊《Nature》雜志上,并在央視CCTV 1中報道。
單染色體釀酒酵母3D圖
真核生物的基因組擁有著一定數量的染色體,融合染色體的生命體是否能存活,還屬于未知。目前世界上染色體融合技術還不成熟,融合染色體至一條更是未有先例。日前,中國科學家成功地將釀酒酵母的16條染色體融合為一條染色體,人工創造了一種新型的酵母菌株,這是國際首例人造單染色體真核細胞。令人意外的是,盡管融合顯著改變了三維染色體結構,但是含有融合染色體的酵母細胞并沒有出現重大的生長缺陷。除了刪除了少數非必須基因外,新菌株所含有的遺傳物質與正常釀造酵母相同。
8月1日《自然》期刊中報告了這項成果
“這項研究可以讓研究人員探索染色體數量減少后,可能會出現的結果。”在同期刊發的評論文章中,法國國家科學研究院、法國國家健康與醫學研究院Gianni Liti寫到。“令人驚訝的是,將16條染色體合并為1條后,它們依然能夠存活。”
本次研究論文的通訊作者覃重軍說:“在我看來,染色體數量在真核生物中是隨機的,所以我想我們能夠創造一條染色體,那么我們就可以回答很多問題了。比如說,有機體對染色體數量的改變有多大的容忍度”
研究人員在實驗中用的釀酒酵母一共有16條染色體,每條染色體的兩端都會有一個叫做端粒的保護性結構,同時染色體還有一個著絲粒的結構,著絲粒對細胞分裂時染色體分離具有重要作用,他能確保染色體各部分在細胞分裂過程中精確分配到母細胞和子細胞。為了解決這個問題,研究人員通過基因編輯的技術將染色體的端粒和著絲粒精準地去除,然后將已經構建好的兩條染色體從缺口處進行結合。在重復了15輪染色體融合后,共去除30個端粒和15個著絲粒,剩余2個端粒和一個著絲粒。最終將酵母的16條染色體融合成一條完整的染色體,為此研究團隊花費了4年時間。
MoFlo流式細胞儀
通過使用貝克曼流式細胞儀MoFlo,他們發現雖然人工創建的單線條型染色體的三維結構發生了巨大改變,但是酵母具有正常的細胞功能。總體而言細胞的大小、形態等特性都沒有太大的改變。
作為當今************的流式分選系統,貝克曼流式細胞儀MoFlo系列建立了流失分選的黃金標準,推動了細胞分選在科學界的應用作出杰出貢獻,在全球科學家中獨享盛譽。
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染色體檢測
不同染色體之間的DNA含量差異很小,普通的DNA染料無法精確區分23對染色體。利用高功率355nm紫外激光激發的HOECHST 33258和高功率458nm激光激發的CA3分別對染色體的DNA進行染色。不同的染色體因其G-C/A-T堿基對的比例不同而被分離開,選中任何一條染色體設門后即可進行高純度分選。染色體分析分選可以應用在高精度FISH、染色體移位、基因定位、染色體序列測定、染色體相關蛋白分析等。
腫瘤干細胞檢測
腫瘤干細胞通常缺乏特異性標記,含量又很低,所以很難被檢測到。腫瘤干細胞和普通腫瘤細胞相比,細胞膜含有有泵動功能的ABC等蛋白家族,是腫瘤耐藥和復發的決定性因素,因此對腫瘤干細胞的研究具有重要意義。
利用其細胞膜的泵動功能,以小分子活性染料Hoechst33342對腫瘤樣本進行平衡染色,可以檢測到因為泵出Hoechst33342而著色較少的側群細胞(SP,Side Population),此即為腫瘤干細胞。利用泵蛋白抑制劑Verapami同時染色,可以看到側群細胞比例明顯減少或全部消失,能確認SP細胞的位置。其它干細胞,如間充質干細胞、造血干細胞、神經干細胞、各種成體干細胞等都可以用這種方法來進行篩選。分選出SP細胞群和非SP細胞群,可研究基因和蛋白表達差異、致病機理、藥物篩選等生命科學的重大課題。
低含量,連續表達細胞同時進行高速四路分選
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