认识一下酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），这是普通的酿酒酵母，也是 BeerSci 酿酒事业的常驻联合神。
数千年来，人类一直在利用酿酒酵母的发酵能力。没有它，我们就不会有啤酒、面包或葡萄酒。除了用于食品生产外，酿酒酵母也是分子和细胞生物学的惊人工具，它有助于科学家们弄清楚我们细胞运作的规则，并为细胞在分子水平上出现问题时的情况提供线索。
我们对真核细胞过程和真核基因表达的许多理解，都来自于对酿酒酵母的研究。
这是因为酿酒酵母是最简单的真核细胞之一——就像构成您的狗、您的室内植物或您当地的酒保的细胞一样。事实上，在 1996 年，酿酒酵母成为第一个基因组被测序的真核生物。根据酿酒酵母基因组数据库（Saccharomyces Genome Database），酿酒酵母的基因组大约有 1210 万个碱基对和大约 6600 个开放阅读框（即基因组中可能包含基因的位置）。
我敢肯定，你们大多数人还记得，细胞有两种基本类型：原核细胞和真核细胞。也就是说，“无核”和“有核”。这都是真的，但这两种细胞之间的差异比这更为深刻。细菌——原核生物——的基因材料组织方式与真核生物完全不同（而且简单得多）。原核生物通常只有一个基因组 DNA 片段——通常是环状的——以及一些在细胞质中漂浮的称为质粒的额外片段。这些质粒在共享细菌基因等方面非常有用，也是一种抗生素耐药菌株如何将抗生素耐药性传递给肠道中许多几乎不相关的细菌菌株的方式。细菌中的基因通常按照它们在 DNA 中找到的完全相同的方式进行读取，就像您阅读这句话一样。没有插入的字母块来使事情变得混乱。
另一方面，真核生物将所有这些 DNA（而且它们有很多 DNA）捆绑成一种称为染色质的蛋白质-DNA 复合物，然后将这种染色质卷绕成单个染色体。此外，基因的构造方式是，在它们能够“编码”出功能性蛋白质之前，必须经过大量处理。我们对真核细胞过程和真核基因表达的许多理解，都来自于对酿酒酵母的分子力学研究。
我为什么要去说这些？/因为在我研究酿酒酵母基因组以找出负责例如英式艾尔酵母的酯类产生特性或萨松酵母的耐热性和高发酵特性的基因位点或其他因素时，我发现了一些非常酷的事情，以至于我想写下来。我发现了 2010 年 5 月 20 日《自然》（Nature）杂志上的一篇文章，其中描述了华盛顿大学的生物学家和计算机科学家如何确定正常酵母细胞中染色体的排列方式以及这种组织如何影响基因表达。最终，这可能对我们理解人类基因表达产生影响。
背景介绍：过去十年左右最令人惊讶的发现之一是，不仅基因本身的内容会影响生物体的生理和化学构成，基因在染色质中的包装方式也同样重要。对于一个一个多世纪以来一直认为基因至高无上的领域来说，这是一个疯狂的结果，也是我近年来最喜欢的结果之一。
但事实证明，不仅基因的包装很重要，染色体在细胞核中的位置也很重要。您可以这样想：如果您有一台复印机和一定的时间，您很可能会复印离您最近的文件很多次，而不是把机器搬到办公室的另一边去复印远处的某个东西。这就是染色体组织的作用——如果两个基因在一条线性的“基因组”链上彼此靠近，但最终在细胞核中相距半个宇宙，那也没什么关系。相反，如果两个完全不同的染色体区域在细胞核中彼此靠近，那也很重要——您会从相邻的染色体区域获得大量的基因产物拷贝。这篇文章详细介绍了研究人员如何利用一种相对较新的方法来创建这些相互作用的 DNA 文库，从而观察所有空间上相邻的染色体位点，然后绘制并模拟酿酒酵母细胞核中的 16 条染色体如何相互作用。
我与该论文的作者之一 William Noble 讨论了该方法和结果。这项工作中最令人惊讶（最初令人担忧）的结果之一是染色体 XII 与其他染色体不同。数据显示，与其他的不同，XII 有一个巨大的区域几乎不与任何其他区域相互作用。Noble 说，他和负责分析的同事担心数据中存在人为误差，导致染色体 XII 看起来与实际不同。但进一步的审查揭示了答案：与其他所有染色体不同，XII 部分位于一个称为核仁的大结构中，核仁是产生核糖体 RNA 的地方。核仁就像一个屏障，使染色体的臂无法靠近——有点像没有《神探加杰特》的可伸缩手臂，就很难给相扑选手一个熊抱。
研究人员还发现，大多数染色体之间的相互作用发生在着丝粒邻近的位点。而且，也许不足为奇的是，已知编码 tRNA 的位点，无论它们在染色体上的什么位置，倾向于聚集在一起，其中一个这样的聚集体位于核仁。tRNA 基因在活跃翻译和蛋白质合成发生的区域聚集在一起是有道理的。
在我们聊完论文的发现后，Noble 和我讨论了可能的启示。其他研究表明（这项研究也支持了它们），核序——染色体在细胞核中的组织方式——实际上会影响基因在生物体日常存在中的表达方式。“你是基因的产物吗”背后的故事每个月都变得更加模糊。对包括人类在内的其他基因组也进行了类似的研究，但由于这些基因组庞大而复杂，因此无法获得华盛顿大学团队在啤酒酵母身上获得的相同分辨率。
我知道，这一切都与酿酒无关。但就像有时掉进维基百科的“兔子洞”会带来有趣的发现一样，深入研究几十篇关于酵母基因组的科学论文也会带来一些其他有趣的发现。
为了再次回到酿酒的话题，这里有一个配方，类似于欧洲科学家重新发现格雷戈尔·孟德尔关于“离散遗传单位”的工作时所酿造的一种艾尔啤酒。我们将其模仿了 Pretty Things Ale Project 的1901 年 11 月 15 日 KK，它本身基于一款在那一天同名日伦敦酿造的啤酒的配方。这是一个部分麦芽浸泡配方，因为 BeerSci 团队没有设备能在 5 加仑全麦芽批次中达到 1.079 的目标比重。
配料
4 磅 Maris Otter 麦芽
1 磅 棕色麦芽
10 盎司 Crystal 120 麦芽
6 盎司 Crystal 80 麦芽
1 盎司巧克力麦芽
4 磅特浅色麦芽提取物 (DME)
2 磅转化糖浆 No. 3
在熄火时加入 2.5 磅 DME，以降低煮沸比重并提高啤酒花利用率。
1.5 盎司 East Kent Golding 和 0.15 盎司 Centennial — 90 分钟
1.5 盎司 East Kent Golding 和 0.5 盎司 Bramling Cross — 60 分钟
1.5 盎司 East Kent Golding 和 1.5 盎司 Bramling Cross — 30 分钟
Wyeast London III (1318)
说明
2 周后转移，并在二次发酵时用每种 1 盎司的 EKG 和 Bramling Cross 进行干投啤酒花。
最终酿出的啤酒比灵感来源的 1901 年 11 月 15 日 KK 艾尔啤酒要浅（更接近巧克力棕色而非深棕色），但它仍然是一款不错的冬季艾尔啤酒，酒精度为 8.1%。
下周：大麦基因组解码！
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