2018年9月13日分子细胞科学卓越创新中心“青年学者”论坛第九期在新生化大楼312报告厅举行。“青年学者”论坛由生化与细胞所细胞生物学重点实验室、分子生物学重点实验室及研究生会共同主办。本期活动邀请报告人的是来自中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所邵洋洋博士。

报告中，邵洋洋博士向大家介绍了他们于2018年8月2日发表在Nature上的有关人造单染色体真核细胞的工作成果，论文标题为“Creating a functional single-chromosome yeast”。

首先，他们通过基因编辑工具CRISPR-Cas9切割两条染色体端粒附近的基因组序列，在两端放入一个可以介导染色体彼此连接的同源序列。同时，利用CRISPR-Cas9技术移除了每两条染色体中的一条染色体的着丝粒部分，从而确保融合产物仅有一个着丝粒。在此基础上，邵洋洋博士历经4年时间，通过15轮的染色体融合，最终成功创建了只有一条线形染色体的酿酒酵母菌株SY14。

然后，邵洋洋博士等人通过用单条染色酵母菌SY14与野生型酵母菌株相比，深入鉴定SY14的代谢、生理和繁殖功能及其染色体的三维结构。在表型组分析实验中，他们发现SY14在不同的温度、不同的培养基以及不同的药物的作用下，与野生型菌株基本是相似的；在代谢能力方面，SY14与野生型菌株在不同的碳源、氮源、渗透压和pH条件下，代谢活力基本相同；并且，在扫描电子显微镜下观察到，SY14和野生型菌株的细胞形态和细胞周期也很相似。同时，SY14确实是可以进行减数分裂的，但是其产孢效率随着染色体的融合逐步下降，说明SY14在减数分裂期间进行分配时是有缺陷的。

这个工作最终得到的结论是：从天然的含有16条染色体的酿酒酵母菌株出发，人工成功创建出单条线型染色体SY14，其三维结构虽发生了巨大变化，但SY14酵母具有正常的细胞功能，因此颠覆了染色体三维结构决定基因时空表达的传统观念，揭示了染色体三维结构与实现细胞生命功能的全新关系。

在讨论环节，观众提出了一系列问题，邵洋洋博士一一进行了解答。有同学提问，这样含有单染色体的酵母菌株有什么应用吗？在基础研究方面，由于SY14的端粒和着丝粒更加简约，其可以作为端粒和着丝粒功能研究的模型；在工业应用方面，SY14还可以应用于天然产物的合成。