酵母人工染色體 (YACs)

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簡介

酵母人工染色體 (YACs) 是一種基因工程改造的 DNA 分子，可用於研究和操縱各種生物體中的基因。這些人工染色體在結構和功能上類似於酵母和其他真核生物中發現的天然染色體。

YACs 最初於 20 世紀 80 年代開發，作為研究人類遺傳疾病的工具，但此後已被用於研究從細菌到植物到動物的廣泛生物體。YACs 特別適用於研究大型 DNA 片段，包括整個基因甚至基因簇。

基本結構

YAC 與天然染色體的結構相似，具有著絲粒、端粒和複製起點。著絲粒是染色體兩條染色單體連線的點，對於細胞分裂過程中染色體的正確分離至關重要。端粒是染色體的末端，它們保護 DNA 免受降解和與其他染色體融合。複製起點是 DNA 複製開始的位點，它們是細胞分裂過程中染色體複製所必需的。

YACs 是透過將大片段 DNA 插入質粒中構建的，質粒是一種小的環狀 DNA 分子，通常用作基因工程的載體。然後將質粒匯入酵母細胞中，在那裡它可以複製並作為獨立的 DNA 片段維持。質粒中包含的大片段 DNA 的長度可達數百千鹼基，這遠大於基因的典型大小。

優勢

YACs 的一個優點是它們可以用於研究整個基因或基因簇的功能，而不僅僅是單個基因或小的 DNA 片段。這是因為 YACs 可用於將大片段 DNA 匯入細胞，然後可以完整地表達和研究這些 DNA。

這對於研究基因表達調控以及識別基因內的功能元件（如啟動子、增強子和調控序列）特別有用。

YACs 的另一個優點是它們可用於建立轉基因生物，即已將其基因組中插入了外源 DNA 的生物體。

這對於在體內研究基因的功能特別有用，因為它允許研究人員在整個生物體的背景下研究基因表達的影響。

YACs 已被用於建立轉基因小鼠、大鼠和其他生物體，並且在許多遺傳疾病和發育過程的研究中發揮了重要作用。

侷限性

儘管 YACs 具有許多優點，但它們也有一些侷限性。

它們在實驗室中難以操作和維護，尤其是在長期儲存的情況下。YACs 還容易發生基因不穩定性，這可能導致插入的 DNA 隨著時間的推移而丟失或重排。這使得難以將 YACs 用於長期研究或建立穩定的轉基因生物體。

結論

酵母人工染色體 (YACs) 是研究和操縱各種生物體中基因的有力工具。它們允許研究人員研究整個基因或基因簇的功能，並且可用於建立轉基因生物以進行體內研究。然而，YACs 也有一些侷限性，包括難以操作和維護以及基因不穩定性。儘管存在這些侷限性，但 YACs 仍然是遺傳研究的重要工具，並且可能在未來許多年內繼續被使用。

常見問題

Q1. 什麼是酵母人工染色體 (YAC)？

Ans. 酵母人工染色體是一種人工染色體，它是透過將外源 DNA 片段插入酵母細胞中製成的。然後，外源 DNA 被維持和複製，就像它是在酵母細胞內的天然染色體一樣。

Q2. YACs 的應用有哪些？

Ans. YACs 用於各種應用，包括基因組作圖、克隆大型 DNA 片段和研究基因調控。

Q3. 如何構建 YACs？

Ans. YACs 的構建首先是分離出大片段外源 DNA，例如人類染色體或基因組的一部分。然後，使用包含所有必要複製和維持成分的載體將此 DNA 插入酵母細胞中。然後，酵母細胞與其自身的染色體一起復制外源 DNA。

Q4. YACs 與其他型別的人工染色體有何不同？

Ans. YACs 是獨一無二的，因為它們可以維持和複製大型外源 DNA 片段（最大可達數百千鹼基），並且它們在細胞內的行為類似於天然染色體。其他型別的人工染色體，如細菌人工染色體 (BACs) 和 P1 人工染色體 (PACs)，對可以維持的 DNA 片段的大小有限制。

Q5. 在遺傳研究中使用 YACs 的優勢有哪些？

Ans. 與其他遺傳研究方法相比，YACs 提供了幾個優勢，包括能夠維持大型 DNA 片段，能夠研究基因調控和染色體結構，以及能夠建立攜帶外源 DNA 片段的轉基因動物。