利用噬菌体系统对酵母染色体端粒进行工程改造

《Nature Communications》：Engineering yeast chromosomal telomeres with a bacteriophage system

　　

摘要

所有真核生物，包括酵母、植物、动物和人类，都拥有线性染色体。真核生物的端粒-端粒酶系统经过超过10亿年的演化而形成，它们通过复杂的网络保护染色体末端并调节关键的生理功能。在这项研究中，我们利用来自大肠杆菌噬菌体N15的原核端粒系统TelN/tos替换了单染色体酵母中的内源性端粒。该系统通过干扰MRX/Sae2通路形成闭合的发夹结构，有效保护线性染色体末端并防止基因不稳定。通过适应性进化，我们发现了携带额外突变（TEL1和< />）的酵母菌株，这些突变能够恢复MRX/Sae2的活性，从而提高宿主的适应性和减数分裂能力。有趣的是，这种TelN/tos端粒在染色体中的位置更靠内部，并且与相邻区域的相互作用增强。将复杂的真核染色体端粒成功替换为简单的细菌噬菌体系统，证明了这两种不同系统之间的功能等价性，这暗示了这种随机性的可能自然起源（例如水平基因转移）。此外，这些工程菌株有助于开发tos-YAC系统，实现了百万碱基级别（1.23-2.77 Mb）异质DNA的迭代组装和稳定维持，为大规模DNA操作提供了可靠的平台。