Cell：单分子测序揭示惊人的基因组重排

　　

生物通报道：科学家们发现，生活在池塘里的单细胞生物Oxytricha trifallax有一种非凡的能力，它们能在交配时将DNA打碎并快速重排这些片段。这项研究发表在上一期的Cell杂志上。

Oxytricha的基因重排是一个非常精密的过程，“这是大自然早期一种的复杂化尝试，”文章的资深作者，Princeton 大学教授Laura Landweber说。

从实用性的角度看，人们可以将Oxytricha当成模式生物，研究高等动物的染色体重排。在癌症早期，染色体会经历混乱的重排事件，而Oxytricha可以一步步地展现这一过程。

这项研究中的Oxytricha基因组是通过PacBio单分子测序完成的，Pacific Biosciences公司开发的这一技术可以实现超长的测序读取。（延伸阅读：新技术攻克单分子测序大问题）

Landweber介绍道，Oxytricha与其它微生物截然不同，Oxytricha细胞大约是人类细胞的十倍大，而且拥有两个细胞核。体细胞核含有5%的遗传信息，有转录活性，负责调节细胞的内部活动。而生殖系细胞核保存着要传递给下一代的全部遗传信息，没有转录活性。研究显示， Oxytricha在发育过程中，能通过大规模的程序化DNA重排，将生殖系细胞核转变为体细胞核。

事实上，Oxytricha交配只是为了交换DNA。在营养充足的时候，Oxytricha主要采取无性繁殖，不断地有新细胞出芽。在营养匮乏的时候，两个Oxytricha发生融合并分享遗传信息（交配），拆散并重排生殖系细胞核的基因和DNA，共同构建拥有一套新染色体的体细胞核。这一过程能让Oxytricha焕发青春活力，也提高了遗传物质的多样性， Landweber说。

在Oxytricha的交配过程中，生殖系细胞核选出大约225,000个小DNA片段，来构建新染色体。Landweber实验室之前的工作表明（2012年的一篇Cell文章和2008年的一篇Nature文章），上一代Oxytricha的数百万非编码RNA引导着上述过程，它们以正确的顺序标记和分选DNA片段。

此外，Oxytricha庞大的基因组也令人印象深刻，Landweber说。2013年她的团队发现，这种生物的体细胞核含有大约16,000染色体，这些染色体大多只含有一个基因。

Oxytricha的独特遗传学机制为DNA提供了很好的保护，有利于将强健的遗传物质传递下去。正因如此，这种生物才能够广泛分布在世界各地。

 

生物通编辑：叶予

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