与线性染色体的结构变异相比,环形染色体发生基因组重排后产生了更多的结构变异,包括DNA片段的重复、插入、易位和反转。该研究检测到29种非天然存在的新型结构变异,其中有11种和PDV的生物合成提升相关联;同时,发现未表征基因YER182W的缺失与PDV的产量提升有关(见下图)。

1980年9月—1984年9月 天津大学化工系化学工程专业,本科。

解密物种进化密码

  近日,《自然·通讯》(Nature
Communications)杂志在线发表了我国科学家的研究论文 “Ring Synthetic
Chromosome V
SCRaMbLE”,证实了人工合成环形染色体在基因型和表型上的连续进化能力,显示与天然线性染色体相比,人工环形染色体具有更复杂的重排变化规律。该研究是在国家科技计划支持基础上,由天津大学元英进牵头的团队取得最新突破性进展。

元英进教授简介:

此次,研究团队通过比较两种不同的进化方式研究了酵母雷帕霉素耐受表型进化的遗传基础。以杂合二倍体酵母作为研究对象,首次发现了由人工基因组重排引发的不同尺度的基因组杂合性缺失现象,包括小范围杂合性缺失、大范围杂合性缺失和全染色体杂合性缺失。与此相对应,快速适应性进化的菌株中高频率检测到基因组非整倍体现象。通过独立构建相应杂合性缺失的菌株和非整倍体的菌株,揭示了不同尺度杂合性缺失和八号染色体加倍与雷帕霉素耐受增强表型的关系。

  染色体结构变异对生物表型多样性具有重要的影响。该研究以含有环形5号染色体的单倍体酿酒酵母菌株为模型,利用合成型酵母染色体特有SCRaMbLE系统研究基因组结构变异和进化,揭示了环形染色体可以连续产生复杂的基因组变异和表型优化。

此次,研究团队通过比较两种不同的进化方式研究了酵母雷帕霉素耐受表型进化的遗传基础。以杂合二倍体酵母作为研究对象,首次发现了由人工基因组重排引发的不同尺度的基因组杂合性缺失现象,包括小范围杂合性缺失、大范围杂合性缺失和全染色体杂合性缺失。与此相对应,快速适应性进化的菌株中高频率检测到基因组非整倍体现象。通过独立构建相应杂合性缺失的菌株和非整倍体的菌株,揭示了不同尺度杂合性缺失和八号染色体加倍与雷帕霉素耐受增强表型的关系。

天大合成生物研究团队成员吴毅介绍,遗传变异的类型主要有单核苷酸多态性、插入缺失、结构变异和非整倍体等。然而,由于检测分析困难和人工构建繁琐,结构变异等大尺度遗传变异尚缺乏有效的研究手段,制约着人类对基因组结构和功能的进一步认知。此前该团队的研究发现,人工基因组重排系统能够在Cre重组酶的作用下发生染色体片段的随机删除、复制、翻转等结构变异,诱导基因组水平的结构重排。该技术的发现对研究大尺度遗传变异提供了强有力的工具。

  (PDV)的生物合成途径作为基因组重排的筛选标记,通过诱导环形染色体的基因组重排获得了非整倍体酵母菌株,PDV产量提升约7倍,并且检测到1、3、6、12、13和环形5号染色体的非整倍体加倍。

1991年10月—1992年6月
天津大学化工系化学工程专业从事生化反应工程教学与科研。

据介绍,合成生物学搭建了从物质到生命的蜕变通道,该技术利用天然或人工生物学元器件对生命的遗传物质进行设计、改造乃至重新合成,开创了生命再造的新纪元。天津大学在我国率先开展合成生物学研究,是我国合成生物学基础研究领域的重要创新力量,科研成果与世界前沿并跑。

2003年3月-2008年
化工学院院长。2004年被评为天津市授衔专家,2004年获得国家杰出青年基金,2007年获得国家教学名师奖。

研究团队进一步研究了两种遗传变异基因组稳定性的问题,发现非整倍体酵母在非压力培养条件的基因组不稳定性。该研究以独特的视角展示了物种进化进程的多样性,解析了基因组结构变异与表型进化的对应关系,对乳腺癌、视网膜母细胞瘤等杂合性缺失相关癌症的致病机理研究有重要参考价值。

元英进教授,博士生导师,天津大学副校长。国家杰出青年基金获得者,天津市特聘教授,教育部化学化工学部委员。长期从事生物制药工程科研和教学工作,创办了制药工程专业。主持完成20余项省部级科研和教改项目,发表论文110余篇,获得天津市自然科学奖3项,获得国家级教学成果奖1项。元英进教授指导本科生获得全国挑战杯一等奖,还先后获得天津市授衔专家、天津市“五一”劳动奖章、天津市劳动模范等多项荣誉称号。

新华社天津3月19日电遗传变异为物种进化提供了动力。但遗传变异是如何发生的,又将如何影响物种遗传性状,改变物种进化方向?天津大学元英进团队正在揭开物种进化的神秘面纱,该团队首次发现了由人工基因组重排引发的不同尺度的杂合性缺失现象,揭示了基因组结构变异和非整倍体与酵母雷帕霉素耐受性的基因型-表型关系,为研究物种进化的遗传基础提供了新思路。

在生命科学领域,遗传变异是生物进化的源泉,在复杂的基因组结构变异层面的人工构建技术存在挑战。遗传变异为物种进化提供了动力。但遗传变异是如何发生的,又将如何影响物种遗传性状,改变物种进化方向?3月19日消息,天津大学元英进团队正在揭开物种进化的神秘面纱,该团队首次发现了由人工基因组重排引发的不同尺度的杂合性缺失现象,揭示了基因组结构变异和非整倍体与酵母雷帕霉素耐受性的基因型-表型关系,为研究物种进化的遗传基础提供了新思路。

这项工作得到了国家自然科学基金和中国科协青年人才托举工程的支持。

这项工作得到了国家自然科学基金和中国科协青年人才托举工程的支持。

该成果近日在《中国科学:生命科学》期刊在线发表。

此前,该团队发现研究出能够精准控制基因组重排的方法,使作为研究对象的微生物——酵母菌,在有限时间内产生几何级增长的基因组变异,驱动其快速进化。他们还开创多种方法使变异后的酵母菌株具备稳定的生物活性,并作为细胞工厂来高效率产出β—胡萝卜素。相关研究成果在《自然·通讯》期刊同期发表三篇研究长文。

1987年6月—1988年3月
天津大学化工系有机化工专业工作,从事化工过程教学与科研。助教。

据介绍,合成生物学搭建了从物质到生命的蜕变通道,该技术利用天然或人工生物学元器件对生命的遗传物质进行设计、改造乃至重新合成,开创了“生命再造”的新纪元。天津大学在我国率先开展合成生物学研究,是我国合成生物学基础研究领域的重要创新力量,科研成果与世界前沿并跑。

2017年6月,天津大学副校长。

1988年3月—1991年10月
天津大学化工系化学工程专业生化工程方向博士。91年获博士学位。期间90年任讲师。

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研究团队进一步研究了两种遗传变异基因组稳定性的问题,发现非整倍体酵母在非压力培养条件的基因组不稳定性。该研究以独特的视角展示了物种进化进程的多样性,解析了基因组结构变异与表型进化的对应关系,对乳腺癌、视网膜母细胞瘤等杂合性缺失相关癌症的致病机理研究有重要参考价值。

1984年9月—1987年6月 天津大学化工系化学工程专业, 硕士研究生,
获硕士学位。

2000年9月—2003年3月
化工学院副院长。从事生物制药工程科研和教学,创办制药工程专业,任主任,
2002年入选天津市“131”人才工程第一层次, 2003年被聘为天津市特聘教授。

天大合成生物研究团队成员吴毅介绍,遗传变异的类型主要有单核苷酸多态性、插入缺失、结构变异和非整倍体等。然而,由于检测分析困难和人工构建繁琐,结构变异等大尺度遗传变异尚缺乏有效的研究手段,制约着人类对基因组结构和功能的进一步认知。此前该团队的研究发现,人工基因组重排系统能够在Cre重组酶的作用下发生染色体片段的随机删除、复制、翻转等结构变异,诱导基因组水平的结构重排。该技术的发现对研究大尺度遗传变异提供了强有力的工具。

这是天津大学元英进团队在基因组重排领域,继发表4篇Nature
Communications后又一重要成果。该成果近日在中国优秀期刊SCIENCE CHINA Life
Sciences在线发表,论文题目为“Loss of heterozygosity by SCRaMbLEing”。

1992年6月—2000年9月
天津大学化工系参与创办“生物化工”专业,任副主任,从事生物化工科研与教学;93年任副教授,95年晋升教授,96年被评为博士生导师;97年入选教育部化工学科“跨世纪优秀人才培养计划”,99年入选人事部“百千万人才工程第一、二层次”,2000年获得政府特殊津特。

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