Menschliche künstliche Chromosomen umgehen zentromer Straßensperren

Menschliche künstliche Chromosomen (HACs), könnte ein nützliches Instrument für das Verständnis, wie säugetier-Chromosomen-Funktion und erstellen von synthetischen biologischen Systemen, aber für die letzten 20 Jahre, Sie wurden begrenzt durch eine ineffiziente künstliche zentromer. In der Zeitschrift Cell am Juli 25th, Forscher verkünden, dass Sie Fortschritte gemacht haben auf diese zentrale Komponente.

„Das zentromer verwendet werden, um die so genannte black box des Chromosoms,“ sagt Ben Schwarz, professor für Biochemie und Biophysik an der University of Pennsylvania. „Wenn Sie studieren, jede Art von biologischen Prozess, Sie wollen in der Lage sein, um es zu bauen, und das ist, wo haben wir Fortschritte erzielt, hier.“

Bei Säugetieren, zentromere — der zentrale Punkt der X-förmigen Chromosomen — stellen Sie sicher, dass ein Chromosom vererbt wird, wenn eine Zelle sich teilt, die als Anker für die spindelfasern ziehen Sie die duplizierte Chromosom in der Hälfte. Die genetische Sequenz, die der natürlichen menschlichen zentromere, ist Tausende von Wiederholungen eines 171-base-pair sequence. Centromeric DNA muss auch geändert werden, epigenetisch in die Zelle, um richtig funktionieren. Diese epigenetischen Markierungen (protein-und chemischen-tags entlang der DNA) werden gedacht, um festgelegt werden zentromere durch das menschliche CENP-Proteine.

Der ersten generation HACs haben, verlassen Sie sich sowohl auf der repetitiven zentromer-Sequenz und CENP-B. Aber die repetitive Sequenz machen zentromere schwierig zu Klonen für die Untersuchung im Labor. Daher, „alle synthetischen Chromosomen, wurden kürzlich berichteten Ansätze, die bewusst entfernen sich wiederholende Elemente,“ Black sagt, so dass es bisher unmöglich, den übergang der Techniken, dass die Arbeit im Hefe-künstliche Chromosomen, die auf HACs.

Die schwarze-team hat jetzt zwei neue HACs: weder verwenden, CENP-B, und man ist nicht repetitiv. „Wir wollten sehen, ob wir können die Regeln brechen, indem es die DNA-wir setzen Sie in die Zelle mit dem epigenetischen Markern, aus der sich gehen“, sagt Schwarz. Ihre Verbesserungen, entfernen Sie die Voraussetzung für CENP-B, machen die HACs mehr zuverlässig vererbt in der Zellkultur und bietet die Möglichkeit, die Forscher zu Ihrer Studie mit genomischen Ansätzen, die bisher unmöglich.

CENP-B, obwohl nicht essentiell für die Natürliche Chromosomen, wurde davon ausgegangen, dass Bedarf für künstliche zentromer-Bildung, bis jetzt. Ein eng Verwandtes protein, CENP-A, ist eigentlich die wesentlichen epigenetischen marker für die zentromere, und Schwarz und sein team in der Lage, um die direkte Montage von CENP-A auf die eingehenden HAC-DNA.

Die next-generation-HACs gemacht, die von Schwarz und seinem team wird es ermöglichen, die Gründliche Untersuchung der wesentlichen Komponenten der funktionalen Chromosomen. Da eine version der HAC nicht lange wiederholten Abschnitt, ist die Schwarze-team war in der Lage zu verwenden, genomische Ansätze zur Auswertung der Sequenz, wo die zentromere gebildet. Zuverlässiger HACs öffnet auch die Tür zu komplexen synthetischen biologischen Systeme, bei denen eine längere Sequenzen als fit in Viren, die gängige Modus der Bereitstellung von synthetischen genetischen Systeme.