信息存儲人工染色體（data-carrying chromosome，dChr）能夠以一種穩(wěn)定且廉價復(fù)制的方式用于數(shù)據(jù)存儲。然而，信息染色體的的一維和三維結(jié)構(gòu)、表觀遺傳修飾狀態(tài)和表達(dá)活性及其與酵母內(nèi)源染色體的相互關(guān)系，尚未進(jìn)行深入探索。近日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陶偉教授實驗室和天津大學(xué)化工學(xué)院元英進(jìn)教授實驗室合作，在Science China Life Sciences發(fā)表了題為“ Exogenous artificial DNA forms chromatin structure with active transcription in yeast”的研究論文，闡釋了一條完全外源的攜帶圖像和語音的數(shù)字信息酵母人工染色體的表觀遺傳學(xué)、三維組學(xué)和轉(zhuǎn)錄翻譯等方面的系列特征。

研究證明了在酵母細(xì)胞中dChr形成了染色質(zhì)，并與酵母內(nèi)源染色質(zhì)共同形成Rabl結(jié)構(gòu)； dChr信息序列耦合了多個與基因高效表達(dá)相關(guān)的DNA元件，如54個TATA box、36個啟動子及多個轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點，并伴有轉(zhuǎn)錄活躍的組蛋白H3K4三甲基化修飾；dChr上檢測有44個明顯的H3K4三甲基化修飾峰（peaks），預(yù)示了酵母細(xì)胞中dChr可能會有高效轉(zhuǎn)錄；進(jìn)一步通過全長轉(zhuǎn)錄組測序（Iso-seq）檢測到488個轉(zhuǎn)錄本，這些轉(zhuǎn)錄本平均長度3.6 kb，明顯長于酵母本底基因的平均轉(zhuǎn)錄本長度（1.3 kb）；此外LC-MS/MS還證明了dChr并沒有產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)或多肽，表明dChr產(chǎn)生了大量的Non-coding RNA(ncRNA)。本研究加深了人們對完全外源的人工信息染色體在酵母細(xì)胞內(nèi)活性的認(rèn)識，并將對新一代的信息存儲人工染色體的構(gòu)建具有重要指導(dǎo)意義。

信息人工染色體具有的遺傳元件

天津大學(xué)周見庭、北京大學(xué)研究生張超和魏然為該文章的共同第一作者，陶偉和元英進(jìn)為通訊作者，北京大學(xué)李程研究員給予研究極大幫助，中國科學(xué)院大連化物所張麗華研究員課題組參與了蛋白/多肽質(zhì)譜預(yù)測方面的工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和科技部重點研發(fā)計劃的資助。

來源：北京大學(xué)