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(三)端粒DNA序列的发现以及人工染色体的发明

2009-10-22 09:09阅读:
端粒为什么与众不同呢?它的DNA序列有没有特殊性?
提到端粒不能不提到一种特殊的模式生物四膜虫(Tetrahymena thermophila)。最先得到端粒序列的生物是嗜热四膜虫(Tetrahymena thermophilus),它对于发现端粒和端粒酶的贡献就像线虫之于发现细胞凋亡一样。四膜虫有两个细胞核,生殖性的小核携带全套的二倍体染色体(含5对染色体),很稳定,用于生殖传代。而营养性的大核在接合细胞的发育过程中,染色体断裂成200-300个小染色体,rRNA的基因(rDNA)从染色体上断裂后通过复制更是形成高达~10000个小染色体。
四膜虫含有的高拷贝数的特定染色体(或染色体片段)——端粒可能非常丰富——为端粒研究提供了得天独厚的材料。1978年,Liz女士利用这种特殊的模式生物纯化了rDNA,以rDNA为模板通过体外合成参入dNTP的实验,推断四膜虫的端粒是由许多重复的5'-CCCCAA-3'六个碱基序列组成的(四膜虫端粒重复性序列已测定为T2G4
)。第一个谜底揭开了——重复序列,端粒DNA果然特殊!序列本身隐隐暗示着解决染色体末端的隐缩问题和保护问题的机制。
(三)端粒DNA序列的发现以及人工染色体的发明
1980年,当Liz女士在会议上报告她的这一发现的时候,引起了Jack Szostak的极大兴趣。他那时候试图在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中建构人工线性染色体,让它能够在细胞中像自然染色体一样复制。但是当环状质粒线性化转入酵母细胞后,它很快地被降解掉。它的降解是不是因为它的末端没有端粒保护呢?端粒序列的发现让Jack Szostak有机会把线性质粒末端连接上四膜虫的端粒DNA,然后再导入酵母细胞。奇迹发生了,线性质粒不再降解,它可以在细胞内复制,人工染色体的想法实现了!
值得一提的是,人工染色体的实现当初也许表面上仅仅是满足了人们的异想天开,但它实际上使DNA的大片段克隆成为可能,后来更是为人类基因组测序的工作立下了汗马功劳。这也是Jack Szostak共同获得诺贝尔奖的重要原因。

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