香港大学
上图:外源基因显微注射和人工染色体形成的过程
活体秀丽隐杆线虫
人工染色体上全新全核小体形成的细胞机制(当前发现)
下图:为表型筛选和其他应用设计、构建、测序和分析蠕虫人工染色体的迭代过程
学分:上图:核酸研究，下图:林中阳
博士领导的研究小组
香港大学(HKU)生物科学学院副教授袁咏仪(Karen Wing Yee Yuen)揭示了模式生物秀丽隐杆线虫胚胎中人工染色体(AC)的形成机制，秀丽隐杆线虫是一种1毫米长的透明线虫
这些发现已经在科学杂志《核酸研究》上连续发表了两篇论文
这些研究提供了对DNA组装、新着丝粒形成机制的见解，并促进了用于克隆和基因治疗的ACs工程
总之，博士
袁凯伦和博士后
林中阳发现了体内(活体内)的细胞蛋白质，用于处理外来的裸DNA片段，形成染色质包裹的人工染色体，并剖析了kb大小的外来DNA如何组装成10兆碱基大小的C染色体的分子机制
线虫
什么是人工染色体，为什么它们掌握着未来医学的钥匙？ 本质上，我们的DNA是由蛋白质精心包装而成的染色质
如果脱氧核糖核酸像一根线，这些蛋白质就是脱氧核糖核酸线缠绕的线轴，以保持自身在微观细胞中的有序和整洁
然而，当一根没有线轴的外来裸DNA线被引入环境中时，会发生什么？有趣的是，细胞配备了自己自制的线轴来供应这种新的线，使这种裸露的脱氧核糖核酸线能够稳定地保持在细胞环境中，作为细胞新功能的一部分
我们称这个过程为人工染色体形成
在人工染色体的有用应用中，最令人兴奋的前景之一是基因治疗
例如，致命的慢性肺病囊性纤维化(CF)是由CFTR基因突变引起的，目前是一种无法治愈的疾病
科学家们一直在研究使用细菌和酵母人工染色体(BACs和YACs)作为载体或载体来表达正常的、功能性的CFTR基因，并克服患者细胞中CFTR表达的缺陷
就像在生活中一样，要操纵某物，我们必须先了解它
为了设计人工染色体，我们必须首先了解它们是如何形成和维持的
新染色体是如何形成和维持的，以及着丝粒的重要性 在一个普通的人体内，几乎每天有两万亿个细胞分裂
这意味着两万亿个细胞每次都要复制一个完美的自己
缺乏完美无缺的细胞分裂成本无疑是人类迄今为止最大的敌人:癌症，其中许多以染色体不稳定为特征
在细胞分裂过程中，确保染色体忠实遗传的一个重要因素是着丝粒
着丝粒是每条染色体上的一个特殊区域，它将染色体与纺锤体微管连接起来，在每一次细胞分裂中协调染色体分离
在一些癌细胞中，着丝粒可能由于染色体重排而失活或丢失，并通过在随机的异位区域上形成新的着丝粒而绕过染色体丢失
到目前为止，对新着丝粒(新中心体)的形成知之甚少，尽管它与染色体不稳定性和肿瘤发生的驱动因素有关
这是因为众所周知，新中心体的形成很难研究，因为新中心体的建立过程很难观察，因为它们只有在发育障碍或癌症出现时才能确定，并且需要进行基因组分析
换句话说，新的着丝粒通常在形成和稳定后很久才被检测到
为了进行着丝粒形成的研究
袁的团队使用了一种简单直接的方法:显微注射，这是近30年前开发的
在其他物种中，如人类，外来DNA被认可，但大多被排除在外，因此不会作为一种自我防御机制传播给后代
令人惊讶的是，C
秀丽隐杆线虫是允许外来DNA的稀有物种之一，完全没有任何C
秀丽隐杆线虫的DNA序列，融合成一个大的，兆碱基大小的人工染色体
简单来说，虽然C
秀丽隐杆线虫可以在没有天然序列要求的情况下构建人工染色体，而来自其他物种(如人类)的其他人工染色体就不能这样了，它们需要一些人类的DNA序列才能构建和繁殖为人工染色体
为了进一步研究这一独特特征，该团队开发了一种体内荧光系统，以实时可视化人工染色体
博士；医生
Yuen的实验室使用这种人工染色体分离分析作为从头(从一开始)着丝粒形成的功能读数，以研究影响从头着丝粒建立的因素
博士；医生
林发现组蛋白伴侣蛋白RbAp46/48LIN-53和乙酰转移酶HAT-1对着丝粒的形成至关重要
给你，C
秀丽隐杆线虫是一种健壮的模型，因为它的透明胚胎有助于成像，但它也具有罕见的特性，可以有效地诱导着丝粒从头形成，并在胚胎的几个细胞周期内忠实地分离新的人工染色体
目前对人工染色体的研究为重新着丝粒形成和染色体维持所需的染色体过程提供了新的见解
博士；医生
袁的团队揭示了外源DNA成为稳定繁殖的人工染色体所必需的体内生物学过程，并解开了从外源DNA片段组装新着丝粒的层级结构
进一步剖析C语言的独特性
优雅地采用外来的DNA序列
袁的团队还探索了这种现象是否受到规则的约束
e
操纵DNA序列的组成、复杂性和长度，观察在C中构建人工染色体的偏好
线虫
使用这些方法，我们现在能够观察和系统地比较新的着丝粒是如何在人工染色体上建立的，以及先前存在的着丝粒是如何在C染色体上保持的
秀丽隐杆线虫内源染色体
蠕虫体内的人工染色体能成为基因治疗的答案吗？ 最后，蠕虫和人类有什么关系？虽然基因在染色体上的排列顺序在不同的近缘物种中是一致的，但着丝粒的重新定位也发生在整个进化过程中
因此，新着丝粒的形成过程可能是疾病的驱动因素，但也是进化的标志
此外，这些研究的结果有助于推进合成生物学领域，探索如何通过精确分离提高从头着丝粒形成的效率来设计一些特征以优化人工染色体的建立，从而提高ACs作为克隆和基因治疗的大容量、可靠载体的应用
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