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2022; 18(10): 4006-4025. doi: 10.7150/ijbs.73479 评论关于染色体外 DNA (ecDNA) 的产生、作用及其对人类健康的影响的开创性见解
染色体外DNA（ecDNA）是一种来源于染色体的癌症特异性环状DNA分子。与线性染色体相比，ecDNA表现出独特的结构，可以代表高染色体可及性，导致原癌基因过度活化和恶性行为。同时，ecDNA的非染色体遗传和复发性突变加剧了肿瘤的异质性和进化。最近的研究表明，ecDNA驱动肿瘤的发生和进展，并与广泛存在的癌症的不良临床结果和耐药性有关。尽管ecDNA于1965年首次被发现，但随着技术的进步，它在肿瘤发生中的关键功能正在显现出来。在这篇综述中，我们总结了目前对ecDNA在癌症中的起源、生物发生过程、发现历史、分子机制和生理功能的理解。此外，我们重点介绍了研究ecDNA的有效方法，并为ecDNA导向治疗提供了新的见解。
数据发布 利用染色体长度的基因组组装来注释亚洲柑橘木虱（Diaphorina citri）的 Wnt 信号通路
表 2. 支持基因注释的证据。手工注释的柑橘木虱 Wnt 通路基因。总共有 24 个基因模型。每个基因模型都分配了一个标识符，并列出了用于验证或修改基因模型结构的证据。还列出了最能支持手工注释的 MCOT 转录组标识符。当存在从头转录组、Iso-Seq、RNA-Seq 和直系同源物支持的证据时，表中会标记“X”。MCOT：基于基因组 MAKER、Cufflinks、Oases 和 Trinity 转录本预测的综合转录组；MAKER：基因预测；从头转录组：使用 Iso-Seq 长读和 RNA-Seq 数据的独立转录组；Iso-Seq 转录本：用 Pacific Biosciences 技术生成的全长转录本； RNA-Seq：映射到基因组的读取也用作剪接点的支持证据；直系同源物证据：来自相关半翅目物种和果蝇的蛋白质。
重新评估弓形虫和犬新孢子虫基因组，发现错误组装、核型差异和染色体重排
新孢子虫主要感染牛，导致牛流产，估计每年对全球经济造成 10 亿美元的损失。然而，对其生物学的研究一直被忽视，因为既定范式认为它与其近亲、广泛研究的人类病原体弓形虫几乎完全相同。通过使用第三代测序技术重新审视基因组序列、组装和注释，我们在此表明，新孢子虫基因组最初是在与弓形虫同源的假设下错误组装的。我们表明这些物种之间发生了重大染色体重排。重要的是，我们表明最初命名为 Chr VIIb 和 VIII 的染色体确实融合了，从而将新孢子虫和弓形虫的核型都减少到 13 条染色体。我们重新注释了新孢子虫基因组，揭示了 500 多个新基因。我们对非光合质体和线粒体基因组进行了测序和注释，并表明尽管顶质体基因组几乎相同，但物种和菌株之间存在高水平的基因碎片化和重组。我们的结果纠正了目前在 N. caninum 和 T. gondii 基因组数据库中广泛分布的组装伪影，更重要的是，突出了线粒体是以前被忽视的变异源，并为改变同源性范式铺平了道路，鼓励重新思考基因组作为这些病原体比较独特生物学的基础。
染色体不稳定性和克隆异质性的作用...
抽象目的：染色体不稳定性（CIN）是癌症的标志，其特征是染色体的细胞对细胞变异性，在癌细胞群体中经常观察到，并且与预后不良，转移和治疗耐药性不佳有关。乳腺癌（BC）的特征是不稳定的核型，最近的报道表明CIN可能会影响BC对化疗方案的反应。然而，已经观察到极端CIN与改善结果之间的矛盾关联。Methods: This study aimed to 1) evaluate CIN levels and clonal heterogeneity (CH) in MCF7, ZR-751, MDA-MB468, BT474, and KPL4 BC cells treated with low doses of tamoxifen (TAM), docetaxel (DOC), doxorubicin (DOX), Herceptin (HT), and combined treatments (TAM/DOC,通过使用荧光原位杂交（FISH），TAM/DOX，TAM/HT，HT/DOC和HT/DOX）通过将鱼类的结果与细胞增殖进行比较，检查与治疗的响应相关性。结果：根据三个特征，中间CIN与药物敏感性有关：雌激素受体α（ERα）和HER2状态，癌细胞中的CIN水平以及治疗诱导的CIN。ERα +/HER2-具有中间CIN的细胞对紫杉烷（DOC）和蒽环类动物（DOX）的治疗敏感，而ERα - /HER2-，ERα +/HER2 +，ERα +/HER2 +，ERα-/HER2 +细胞具有中间型的抗性。结论：对BC中CIN和CH的更深入的了解可以帮助优化现有的治疗方案和/或支持改善癌症结局的新策略。关键词乳腺癌；染色体不稳定性；耐药性；鱼;克隆异质性
微生物多个染色体区域的定向诱变
定向进化可以有效地改造蛋白质、生物合成途径和细胞功能。传统的基于质粒的方法通常对一个或偶尔多个感兴趣的基因进行诱变，需要耗时的人工干预，并且进行诱变的基因在其原生基因组背景之外。其他方法不加选择地诱变整个基因组，这可能会扭曲结果。最近的重组工程和基于 CRISPR 的技术通过允许在其原生基因组背景下的多个预定位点上实现极高的突变率，从根本上改变了这一领域。在这篇综述中，我们重点介绍了最近的技术，这些技术可能允许在这些目标序列的原生基因组背景下在多个基因组位点上加速可调诱变。这些技术将通过四个主要标准进行比较，包括诱变规模、对多种微生物物种的可移植性、脱靶诱变和成本效益。最后，我们讨论这些技术进步如何为基础研究和生物技术开辟新的途径。
CRISPR–Cas9 介导的拟南芥可遗传染色体易位的诱导
成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR) - CRISPR 相关蛋白 (Cas) 技术已应用于植物育种，主要用于改良单个或多个性状的基因 1 – 4 。本文我们表明，这项技术还可用于重组植物染色体。利用来自金黄色葡萄球菌 5 的 Cas9 核酸酶，我们能够在拟南芥中诱导异源染色体之间 Mbp 范围内的相互易位。值得注意的是，在没有经典的非同源末端连接途径的情况下，易位频率大约高出五倍。利用 Cas9 核酸酶的卵细胞特异性表达和连续的批量筛选，我们能够分离可遗传事件并建立易位纯合的品系，单个品系的频率高达 2.5%。通过分子和细胞学分析，我们证实了在拟南芥 1 号和 2 号染色体之间以及 1 号和 5 号染色体之间获得的染色体臂交换是保守的和相互的。诱导染色体易位可以有针对性地模拟基因组进化或染色体修改，固定或打破不同染色体上性状之间的遗传连锁。植物基因组的受控重组有可能改变植物育种。鉴于养活快速增长的人口的挑战以及气候变化对农业的影响，对新作物品种的需求日益增加。随着传统育种已达到极限，使用基因组编辑工具对作物进行理想性状改造正成为主要关注点 6 。应用 CRISPR-Cas 系统定向诱导位点特异性双链断裂 (DSB) 使得基因编辑既可用于植物基础研究，也可用于农业性状的产生和改良 7 。在包括植物在内的多细胞真核生物中，DSB 的修复主要由两种途径介导，非同源末端连接 (NHEJ) 和同源重组 8 。通过易错的 NHEJ 进行的修复通常与断裂位点处的序列信息丢失有关，而同源重组主要导致无错修复 9 。在植物中，NHEJ 是体细胞组织中普遍的修复途径。NHEJ 可进一步细分为经典 NHEJ (cNHEJ) 和替代 NHEJ (aNHEJ) 途径 10 。在 cNHEJ 的情况下，断端直接重新连接，有时会导致断裂位点处的小插入或缺失 (indel)。aNHEJ 利用靠近断裂位点的微同源性并依赖于聚合酶 theta，导致与插入部分相关的微同源性之间的序列信息缺失 11,12 。一次诱导多个 DSB 可以通过 NHEJ 将不相关的断裂末端连接起来，从而导致基因组中复杂的重排。
体细胞染色体嵌合体的动态特性、遗传-环境相互作用以及疾病和衰老的治疗机会
背景：体细胞染色体嵌合体是指个体中存在染色体组（例如正常和异常）不同的细胞群。染色体嵌合体与多种疾病状况和衰老有关。研究表明，体细胞基因组变异的染色体异常细胞数量可能不稳定。因此，嵌合率在个体发育过程中会动态变化。此外，疾病严重程度和嵌合率之间似乎存在相关性。高嵌合率通常与严重的疾病表型有关，而低水平嵌合通常见于较轻的疾病表型或可能未受影响的个体。在此，我们假设体细胞染色体嵌合体的动态性质可能是由遗传-环境相互作用引起的，从而为相关疾病和衰老创造了治疗机会。结论：遗传-环境相互作用似乎促成了体细胞嵌合体的动态性质。因此，对细胞群的外部影响可能会改变核型正常和异常细胞的比例，有利于增加没有染色体重排的细胞数量。考虑到体细胞染色体嵌合体在健康和疾病中的作用，我们假设人为改变体细胞嵌合体率可能对患有相关疾病和/或行为或生殖问题的个体有益。此外，此类治疗程序可能有助于抗衰老策略（即通过降低染色体嵌合体水平来实现年轻化），从而延长寿命。最后，该假设似乎适用于任何类型的体细胞嵌合体。
远程随机电路中的运输和纠缠增长
具有可编程核酸酶的基因组编辑对临床翻译表现出了巨大的希望，但也揭示了由染色体易位引起的遗传毒性的风险或在脱靶位点插入突变的插入。在这里，我们描述了一种创新的测定法，以识别和量化源自CRISPR-CAS核酸酶或Talens的靶向活性的染色体畸变。cast-seq还检测了新型的染色体重排类型，包括同源性重组介导的同源介导的易位。取决于使用的设计师核酸酶，易位发生在0-0.5％的基因编辑的人类干细胞和约20％的靶基因座中含有大差点。总而言之，铸造SEQ分析与干细胞的治疗编辑特别相关，以在基因编辑产物的临床应用之前进行彻底的风险评估。
加强学习中的概括
幽门螺杆菌的惊人特征之一是临床分离株之间广泛的遗传多样性。这种多样性归因于突变率升高，DNA修复受损，DNA转移和频繁重组事件。质粒也已在幽门螺杆菌中鉴定出来，但尚不清楚连接是否可以导致临床分离株之间的DNA转移。检查幽门螺杆菌是否具有共轭质粒转移的固有能力，将穿梭载体引入了幽门螺杆菌中，其中含有含有共轭Incp质粒质粒RP4的原始序列，但没有动员（MOB）基因。表明，这些载体可以稳定复制并在幽门螺杆菌菌株中动员。还证明，幽门螺杆菌染色体上携带的trag和弛豫酶（RLX）同源物对于质粒转移至关重要。引物扩展研究和诱变进一步证实了幽门螺杆菌中的弛豫酶同源物RLX1编码能够在RP4 ORIT上作用的功能酶。此外，这项研究的发现表明，TRAG和RLX1独立于先前描述的IV型分泌系统，包括由CAG致病性岛和梳子转化设备编码的，在介导H. Pylori菌株之间的结合质粒DNA转移中。