酵母人工染色体 (YACs)

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简介

酵母人工染色体 (YACs) 是一种基因工程改造的 DNA 分子，可用于研究和操纵各种生物体中的基因。这些人工染色体在结构和功能上类似于酵母和其他真核生物中发现的天然染色体。

YACs 最初于 20 世纪 80 年代开发，作为研究人类遗传疾病的工具，但此后已被用于研究从细菌到植物到动物的广泛生物体。YACs 特别适用于研究大型 DNA 片段，包括整个基因甚至基因簇。

基本结构

YAC 与天然染色体的结构相似，具有着丝粒、端粒和复制起点。着丝粒是染色体两条染色单体连接的点，对于细胞分裂过程中染色体的正确分离至关重要。端粒是染色体的末端，它们保护 DNA 免受降解和与其他染色体融合。复制起点是 DNA 复制开始的位点，它们是细胞分裂过程中染色体复制所必需的。

YACs 是通过将大片段 DNA 插入质粒中构建的，质粒是一种小的环状 DNA 分子，通常用作基因工程的载体。然后将质粒导入酵母细胞中，在那里它可以复制并作为独立的 DNA 片段维持。质粒中包含的大片段 DNA 的长度可达数百千碱基，这远大于基因的典型大小。

优势

YACs 的一个优点是它们可以用于研究整个基因或基因簇的功能，而不仅仅是单个基因或小的 DNA 片段。这是因为 YACs 可用于将大片段 DNA 导入细胞，然后可以完整地表达和研究这些 DNA。

这对于研究基因表达调控以及识别基因内的功能元件（如启动子、增强子和调控序列）特别有用。

YACs 的另一个优点是它们可用于创建转基因生物，即已将其基因组中插入了外源 DNA 的生物体。

这对于在体内研究基因的功能特别有用，因为它允许研究人员在整个生物体的背景下研究基因表达的影响。

YACs 已被用于创建转基因小鼠、大鼠和其他生物体，并且在许多遗传疾病和发育过程的研究中发挥了重要作用。

局限性

尽管 YACs 具有许多优点，但它们也有一些局限性。

它们在实验室中难以操作和维护，尤其是在长期保存的情况下。YACs 还容易发生基因不稳定性，这可能导致插入的 DNA 随着时间的推移而丢失或重排。这使得难以将 YACs 用于长期研究或创建稳定的转基因生物体。

结论

酵母人工染色体 (YACs) 是研究和操纵各种生物体中基因的有力工具。它们允许研究人员研究整个基因或基因簇的功能，并且可用于创建转基因生物以进行体内研究。然而，YACs 也有一些局限性，包括难以操作和维护以及基因不稳定性。尽管存在这些局限性，但 YACs 仍然是遗传研究的重要工具，并且可能在未来许多年内继续被使用。

常见问题

Q1. 什么是酵母人工染色体 (YAC)？

Ans. 酵母人工染色体是一种人工染色体，它是通过将外源 DNA 片段插入酵母细胞中制成的。然后，外源 DNA 被维持和复制，就像它是在酵母细胞内的天然染色体一样。

Q2. YACs 的应用有哪些？

Ans. YACs 用于各种应用，包括基因组作图、克隆大型 DNA 片段和研究基因调控。

Q3. 如何构建 YACs？

Ans. YACs 的构建首先是分离出大片段外源 DNA，例如人类染色体或基因组的一部分。然后，使用包含所有必要复制和维持成分的载体将此 DNA 插入酵母细胞中。然后，酵母细胞与其自身的染色体一起复制外源 DNA。

Q4. YACs 与其他类型的人工染色体有何不同？

Ans. YACs 是独一无二的，因为它们可以维持和复制大型外源 DNA 片段（最大可达数百千碱基），并且它们在细胞内的行为类似于天然染色体。其他类型的人工染色体，如细菌人工染色体 (BACs) 和 P1 人工染色体 (PACs)，对可以维持的 DNA 片段的大小有限制。

Q5. 在遗传研究中使用 YACs 的优势有哪些？

Ans. 与其他遗传研究方法相比，YACs 提供了几个优势，包括能够维持大型 DNA 片段，能够研究基因调控和染色体结构，以及能够创建携带外源 DNA 片段的转基因动物。