化学词典告诉你酵母人工染色体定义及工作原理。近日国际顶级学术期刊《科学》以封面的形式同时刊发了中国科学家的4篇研究长文！由天津大学、清华大学和华大基因分别完成的这4篇长文，介绍了生物合成研究的最新突破：完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的从头设计与化学合成——要知道，酿酒酵母总共有16条染色体，此前国际同行奋斗多年才发现了1条。

酵母人工染色体定义

酵母人工染色体（Yeast artificial chromosomes 简称YAC），是一种能够克隆长达400Kb的DNA片段的载体，含有酵母细胞中必需的端粒、着丝点和复制起始序列。是细胞内具有遗传性质的物体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体（染色质）；其本质是脱氧核苷酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是遗传物质基因的载体。

酵母人工染色体工作原理

YAC 载体主要是用来构建大片段 DNA 文库，特别用来构建高等真核生物的基因组文库，并不用作常规的基因克隆。图3-26是 pYAC4 的遗传结构图，当用BamHⅠ切割成线状后，就形成了一个微型酵母染色体，包含染色体复制的必要顺式元件，如自主复制序列、着丝粒和位于两端的端粒。这些元件在酵母菌中可以驱动染色体的复制和分配，从而决定这个微型染色体可以携带酵母染色体大小的 DNA 片段。图3-27描绘了YAC载体的原理性工作流程。对于BamHⅠ切割后形成的微型酵母染色体，当用EcoRⅠ或SmaⅠ切割抑制基因sup4 内部的位点后形成染色体的两条臂，与外源大片段 DNA 在该切点相连就形成一个大型人工酵母染色体，通过转化进入到酵母菌后可象染色体一样复制，并随细胞分裂分配到子细胞中去，达到克隆大片段DNA 的目的。装载了外源DNA片段的重组子导致抑制基因sup4插入失活，从而形成红色菌落；而载体自身连接后转入到酵母细胞后形成白色菌落。这些红色的装载了不同外源DNA 片段的重组酵母菌菌落的群体就构成了 YAC 文库。YAC文库装载的 DNA 片段的大小一般可达200-500kb，有的可达1Mb以上，甚至达到2Mb 。

YAC载体功能强大，但有一些弊端。这主要表现在3个方面：首先，在 YAC 载体的插入片段会出现缺失（deletion）和基因重排（rearrangement）的现象。其次，容易形成嵌合体。嵌合就是在单个YAC中的插入片段由2个或多个的独立基因组片段连接组成。嵌合克隆约占总克隆的5%～50%。最后，YAC染色体与宿主细胞的染色体大小相近，影响了YAC 载体的广泛应用。YAC 染色体一旦进入酿酒酵母细胞，由于其大小与内源的染色体的大小相近，就很难从中分离出来，不利于进一步分析。但是YAC的一个突出优点是，酵母细胞比大肠杆菌对不稳定的、重复的和极端的DNA 有更强的容忍性。另外，YAC 在功能基因和基因组研究中是一个非常有用的工具。由于高等真核生物的基因大多数是多外显子结构并且有长长的内含子，大型基因组片段可通过YAC 载体转移到动物或动物细胞系中，进行功能研究。