中国科学院赵允/周金秋发现哺乳动物染色体结构具有高度的弹性，染色体区域的重组可以兼容
时间：2023-01-27 21:02:00 热度：37.1℃ 作者：网络
染色体在间期细胞核中占据的离散空间，称为染色体区域。染色体区域的结构和功能相关性仍然难以捉摸。
2023年1月24日，中国科学院分子细胞科学卓越创新中心赵允及周金秋共同通讯在Cell Discovery在线发表题为“Chromosome territory reorganization through artificial chromosome fusion is compatible with cell fate determination and mouse development”的研究论文，该研究表明通过人工染色体融合进行染色体区域重组，与细胞命运决定和小鼠发育兼容。该研究在小鼠单倍体胚胎干细胞(haESCs)中融合了15号和17号染色体，导致同源染色体的区域发生明显变化，但对haESCs的基因表达、多能性和配子功能影响不大。
核型工程的haESCs成功地用于生成杂合(2n = 39)和纯合(2n = 38)小鼠模型。含有融合染色体的小鼠是可育的，它们的代表性组织和器官没有表现出表型异常，表明未受损害的发育。这些结果表明，哺乳动物染色体结构具有高度的弹性，在细胞分化和小鼠发育过程中，染色体区域的重组可以很容易地兼容。
染色体是遗传信息的主要载体，负责将遗传物质从父母传给后代。在天然真核生物物种中发现的染色体数量从1到数千不等。在大多数真核细胞中，染色体在细胞周期的间期以染色质的形式出现，在有丝分裂阶段以线状“棒”的形式出现。一条染色体要想在几代人之间稳定有效地发挥作用，它必须有一个着丝粒和两个端粒。着丝粒是染色体上组装着丝粒的特定位点，着丝粒在细胞分裂过程中负责微管附着和精确的染色体分离，而端粒是染色体的物理末端，保护染色体不被降解。
染色体在细胞核中似乎不是随机分布的，也不是相互混合的。相反，每条染色体在间期核中占据一个不同的空间体积，称为染色体区域。此外，在不同的细胞类型中，特定染色体的区域可能不同。因此，相邻染色体的近端定位也可能是有意义的，例如，调节染色质活性。但是，是什么决定了染色体的范围以及它是如何调节基因组功能的尚不清楚。
染色体融合小鼠的生成过程（图源自Cell Discovery ）
生活在西欧和北非的自然进化的家鼠Mus musculus homeus的染色体数范围为2n = 40至2n = 22。它们的一些染色体是亚中心的，即由于两条端中心染色体的融合，着丝粒位于每条染色体的中间，这在实验室小鼠中很常见。此外，麂鹿通过染色体易位、衔接融合和臂间倒位进化出相当多样化的核型。最近，有意的人工染色体工程已经成功地产生了单染色体的酿酒酵母和庞氏裂糖酵母菌株，它们的整体染色体结构发生了巨大变化，但生长与自然进化的菌株一样稳健。这些证据表明，真核生物的染色体结构具有高度的弹性，染色体区域可能是基因组的自组织表示，或者仅仅是由染色质位点和/或核内几何约束之间的内在相互作用驱动的随机染色质碰撞的表现。
该研究表明通过人工染色体融合进行染色体区域重组，与细胞命运决定和小鼠发育兼容。该研究在小鼠单倍体胚胎干细胞(haESCs)中融合了15号和17号染色体，导致同源染色体的区域发生明显变化，但对haESCs的基因表达、多能性和配子功能影响不大。
核型工程的haESCs成功地用于生成杂合(2n = 39)和纯合(2n = 38)小鼠模型。含有融合染色体的小鼠是可育的，它们的代表性组织和器官没有表现出表型异常，表明未受损害的发育。这些结果表明，哺乳动物染色体结构具有高度的弹性，在细胞分化和小鼠发育过程中，染色体区域的重组可以很容易地兼容。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41421-022-00511-1
