(> 11 百万年前),其特点是 Athila 和 CRM 元素贡献相等(模式:分别为 467 和 353 TE)。这些发现表明这些物种的着丝粒周围相对稳定,较旧的 CRM 副本随后被 Athila 元素所取代。相比之下,B. prealpina 和 B. varia 显示出更高的 CRM 序列周转率,许多旧的 CRM 副本被较新的副本所取代。在分布分散的 Athila 家族中也观察到了类似的模式。最后,我们扩展了
着丝粒是真核染色体的重要区域,负责形成着丝粒复合体,在细胞分裂过程中与纺锤体微管连接。值得注意的是,尽管着丝粒在染色体分离中保持保守功能,但其底层 DNA 序列在物种内和物种间都存在差异,并且主要是重复性的。着丝粒的重复内容包括高拷贝串联重复序列(卫星)和/或特定的转座子家族。着丝粒的功能区域由特定组蛋白 3 变体 (CENH3) 的加载定义,该变体使着丝粒成核并显示动态调节。在许多植物中,着丝粒由卫星重复阵列组成,这些阵列的 DNA 甲基化程度高,并被嗜着丝粒的逆转录转座子侵入。在某些情况下,逆转录转座子成为 CENH3 加载的位点。我们回顾了植物着丝粒的结构,包括单着丝粒、全着丝粒和元多着丝粒结构,这些结构在染色体上着丝粒附着位点的数量和分布上有所不同。我们讨论了 CENH3 负荷的变化如何在植物胚胎发生早期细胞分裂过程中驱动基因组消除。我们回顾了表观遗传状态如何影响着丝粒身份,并讨论了试图解释跨物种观察到的着丝粒序列快速变化的进化模型,包括重组的潜在作用。我们概述了可能在着丝粒内起作用的假定选择模式,以及重复序列在驱动着丝粒进化周期中的作用。虽然我们的主要重点是植物基因组,但我们将其与动物和真菌着丝粒进行了比较,以得出着丝粒结构和功能的真核生物范围的视角。
着丝粒是真核染色体的重要区域,负责形成着丝粒复合体,在细胞分裂过程中与纺锤体微管连接。值得注意的是,尽管着丝粒在染色体分离中保持保守功能,但其底层 DNA 序列在物种内和物种间都存在差异,并且主要是重复性的。着丝粒的重复内容包括高拷贝串联重复序列(卫星)和/或特定的转座子家族。着丝粒的功能区域由特定组蛋白 3 变体 (CENH3) 的加载定义,该变体使着丝粒成核并显示动态调节。在许多植物中,着丝粒由卫星重复阵列组成,这些阵列的 DNA 甲基化程度高,并被嗜着丝粒的逆转录转座子侵入。在某些情况下,逆转录转座子成为 CENH3 加载的位点。我们回顾了植物着丝粒的结构,包括单着丝粒、全着丝粒和元多着丝粒结构,这些结构在染色体上着丝粒附着位点的数量和分布上有所不同。我们讨论了 CENH3 负荷的变化如何在植物胚胎发生早期细胞分裂过程中驱动基因组消除。我们回顾了表观遗传状态如何影响着丝粒身份,并讨论了试图解释跨物种观察到的着丝粒序列快速变化的进化模型,包括重组的潜在作用。我们概述了可能在着丝粒内起作用的假定选择模式,以及重复序列在驱动着丝粒进化周期中的作用。虽然我们的主要重点是植物基因组,但我们将其与动物和真菌着丝粒进行了比较,以得出着丝粒结构和功能的真核生物范围的视角。
多余着丝粒的存在是癌症的一个标志,在侵袭性肿瘤中经常观察到。着丝粒扩增的癌细胞通过特定的应对机制实现伪双极纺锤体以求生存。然而,它们在癌症中的分布和流行程度仍然很大程度上未知。在这里,我们使用 NCI60 组癌细胞系,表明应对策略的存在与着丝粒扩增相关,其中两个纺锤体极内额外着丝粒的聚集是最普遍的机制。此外,我们报告了着丝粒聚集能力与上皮-间质转化 (EMT) 之间的关联,并观察到着丝粒扩增的乳腺癌细胞中间质特征的诱导促进了聚集。
单倍体的产生是加速植物育种过程的最有效手段之一。在大多数作物物种中,有效的单倍体技术尚未出现或仅适用于有限的一组基因型。最近发表的关于拟南芥和玉米、小麦等主要谷类作物通过 CRISPR/Cas9 介导的着丝粒组蛋白 H3 基因 (CENH3) 编辑成功诱导单倍体的研究结果表明,这种生产单倍体植物的新方法也可能适用于胡萝卜等蔬菜物种。在这里,我们报告并总结了过去几年专注于基于 CRISPR/Cas9 编辑胡萝卜 CENH3 基因的不同实验和遗传方法。我们还描述了在胡萝卜基因组中发现的第二个 CENH3 基因位点,这使生成和分析假定的单倍体诱导基因型的尝试变得复杂。我们表明,三种不同的 CRISPR/Cas9 靶构建体(单独使用或组合使用)可以成功靶向胡萝卜 CENH3。已经发现了有希望的突变体,例如同框插入/缺失或同框删除突变体,但它们是否能成功用作假定的单倍体诱导物尚不确定。跨越 CRISPR 靶位点的扩增子的下一代测序和基于转录本的扩增子测序似乎是选择有希望的突变体、估计突变频率和首次预测涉及哪个基因的合适方法。本研究的另一个目的是用外来 CENH3 基因同时敲除和补充内源胡萝卜 CENH3 基因。利用根瘤菌将基于 CRISPR/Cas9 的胡萝卜 CENH3 敲除构建体与从人参 (Panax ginseng) 克隆的 CENH3 基因共转化。结果表明,人参 CENH3 蛋白在胡萝卜染色体的着丝粒区域内积累,表明 PgCENH3 可能是这种方法的合适候选者。然而,目前尚不清楚该基因是否在减数分裂细胞分裂过程中充分发挥作用并能够补充致死配子。本文讨论了开发基于 CENH3 的胡萝卜 HI 系统的挑战和未来前景。
人们越来越多地研究将红酵母用作脂质、脂肪酸衍生物和萜类化合物的生物生产宿主。人们已经开发了各种遗传工具,但尚未报道过着丝粒和自主复制序列 (ARS),而这两者都是维持稳定的游离质粒所必需的元素。在本研究中,使用靶标下切割并使用核酸酶释放 (CUT&RUN)(一种用于全基因组 DNA-蛋白质相互作用映射的方法)来识别与着丝粒组蛋白 H3 蛋白 Cse4(着丝粒 DNA 的标记)相关的红酵母 IFO0880 基因组区域。识别并分析了 15 个长度从 8 到 19 kb 不等的假定着丝粒,并对其中四个进行了 ARS 活性测试,但未显示 ARS 活性。这些着丝粒序列含有低于平均水平的 GC 含量,对应于转录冷点,主要是非重复的,并且共享一些残留转座子相关序列,但除此之外没有显示显著的序列保守性。未来在该酵母中识别 ARS 的努力可以利用这些着丝粒 DNA 序列来提高来自假定 ARS 元素的游离质粒的稳定性。
着丝粒提出了一个进化悖论:功能高度保守,但序列和结构却迅速变化。然而,在没有损伤的情况下,着丝粒的位置通常在一个物种内是保守的。我们在此报告,致病酵母菌种近平滑假丝酵母的分离株在其八条染色体中的两条染色体上表现出着丝粒位置的种内多态性。它的旧着丝粒具有反向重复 (IR) 结构,而其新着丝粒没有明显的结构特征,但位于旧位置的 30 kb 以内。因此,着丝粒可以自然地从一个染色体位置移动到另一个染色体位置,似乎是自发的,并且在 DNA 序列没有任何显著变化的情况下。我们的观察结果与所有着丝粒都是由基因决定的模型相一致,例如由短或长 IR 的存在或形成十字形的能力决定。我们还发现着丝粒已成为 C. parapsilosis 进化枝中基因组重排的热点。
白质核酸酵素, 44, 1665 (1999). 3) L. Vernis, A. Abbas, M. Chasles, CM Gaillardin, C. Brun, JA Huber-