纽约(基因组网)-两个独立的研究小组已经将面包酵母的染色体缝合在一起，以确定真菌生存所需的最小染色体数量。其中一组能够将16条常见的酵母染色体合并为一条，而另一组则创造了只有两条染色体的菌株。
而酿酒酵母,也被称为面包酵母或出芽酵母，有16条染色体，它的亲戚粟酒裂殖酵母它有三条染色体，尽管基因组大小略大。这使得研究人员想知道拥有特定的染色体数量的好处是什么。
这两个团队，一个来自中国科学院，另一个来自纽约大学朗格尼健康中心，使用基因组编辑工具融合面包酵母染色体，同时去除多余的端粒和着丝粒区域。正如各小组今天分别报道的自然他们都发现，拥有更少的染色体只会改变少数基因的表达，导致很少的生长缺陷。然而，他们报告说，随着染色体数量的减少，适合度降低。
由系统遗传学研究所(Institute for Systems Genetics)研究员杰夫·博伊克(Jef Boeke)领导的纽约大学研究小组开发了染色体依次较少的酵母，首先将较小的酵母染色体融合，产生一个具有12条染色体的菌株，然后将其他菌株连接在一起，最终产生一个具有两条染色体的酵母菌菌株，每条染色体长度约为6兆碱基。他们在他们的论文中他们尝试了，但没有成功，产生了一个单染色体的菌株。
然而，由中国科学院的秦中军领导的研究人员能够实现这一壮举，因为他们在他们的论文中．通过随机选择的一系列染色体融合，他们开发出了只有一条染色体的酵母菌菌株。
法国Côte d’azur大学的Gianni Liti指出，目前尚不清楚为什么只有一个团队能够将酵母染色体数量减少到一个有关评论载于自然尤其是他们使用了类似的方法。他的理论是，这可能是由于融合的顺序和方向的差异，或者是影响酵母对基因组组织变化耐受性的突变的发展。
纽约大学和中国科学院的研究小组都注意到，染色体数量少于正常数量的酵母菌菌株仍然拥有典型的基因补体，通过转录组学分析，只发现了基因表达的少数差异。
许多差异表达基因过去或现在都位于端粒附近。秦和他的同事们发现28个表达不同的基因中有8个与应激反应有关，这表明巨大的染色体可能是负担。
秦和他的同事还通过染色体构象捕获衍生的Hi-C检测注意到基因组组织的变化。总的来说，他们发现具有一条或两条染色体的细胞的基因组结构是扭曲的和球状的。剩下的着丝粒和端粒倾向于留在外围，染色体臂比平常弯曲得多。
当研究小组在培养中培养最小染色体酵母菌株时，他们发现细胞生长几乎没有差异。Boeke和他的同事报告说，他们的双染色体菌株的生长速度约为野生型的91%，这表明这些菌株是健康的。
不过，研究人员确实注意到了这对有性生殖和健康的影响。两者都发现，随着染色体融合的增加，孢子活力下降，当秦和他的同事在他们的单染色体菌株和野生型酵母之间进行竞争时，随着共培养时间的推移，野生型菌株占主导地位。
Boeke和他的同事还将不同染色体补体的菌株进行杂交，以测量染色体数量的变化何时可能导致生殖隔离。他们报告说，8次融合事件足以使菌株繁殖分离。
Liti补充说:“除了目前的发现，这些工程酵母菌菌株构成了研究染色体生物学基本概念的强大资源，包括复制、重组和分离。”