生物技术前沿一周纵览(2015年9月25日)

2015-09-28 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

MAPK信号通路参与水稻种子大小的调控
 
种子大小是决定水稻产量的重要因素之一,其调控机制备受关注。丝裂原活化蛋白激酶MAPKs是生物体中广泛存在的蛋白激酶,它们在植物生长发育以及胁迫反应过程中发挥了重要作用。研究人员鉴定了一个水稻矮杆小粒突变体(dwarf and small grain1, dsg1)。图位克隆结果表明DSG1编码一个丝裂原活化蛋白激酶OsMAPK6,与拟南芥中类似,它处于OsMKK4的下游发挥作用。细胞生物学分析表明DSG1是通过调控细胞分裂而调节了细胞数目,进而影响了水稻种子大小及其生物量。进一步的生理学和分子生物学实验分析表明DSG1调控种子大小与油菜素内酯相关。该研究为进一步解析种子大小的遗传调控机制以及改良水稻品质与产量奠定了良好的基础。(The Plant Journal
 
 
利用CRISPR技术获得转基因山羊
 
山羊是最重要的家畜品种之一,也被用作生物医学研究的模型。虽然研究人员已在山羊中建立了特定的基因敲除策略,但是,对山羊基因组的精确基因修饰仍然具有挑战性。CRISPR/Cas9介导的方法已被证明是产生转基因小鼠、大鼠、猴和猪的一种有效方法,本研究中,研究人员将靶定两个功能基因(MSTN和FGF5)的Cas9 mRNA和sgRNAs共注射到单细胞阶段的胚胎中,成功地产生了一个或两个基因被修饰的转基因山羊。在体外培养的原代成纤维细胞中,MSTN和FGF5的打靶效率高达60%,而在98只试验动物中,MSTN和FGF5的修饰效率为分别为15%和21%,双基因修饰的效率为10%。对靶基因的打靶和脱靶突变的详细分析表明,已同时获得了几个位点的编辑,说明CRISPR/Cas9系统有潜力成为一种强大而高效的农业动物基因工程工具。(Scientific Reports
 
 
利用CRISPR技术成功构建转基因猪
 
转基因猪在农牧业和生物医学领域均有重要的作用,可以为人类提供更高质量的食物,也能作为动物模型帮助人们理解和治疗疾病。目前科学家已经利用CRISPR/Cas9系统进行特异性的基因敲除/敲入,成功构建了多种动物模型,包括一个基因敲除猪模型,但还缺乏能将转基因传递给后代的基因敲入猪模型。本研究中,研究人员结合CRISPR/Cas9与体细胞核移植技术获得了位点特异性的基因敲入猪模型。研究发现,CRISPR/Cas9系统能在pH11位点进行高效的基因插入,有药物筛选的情况下效率可达54%,无药物筛选的情况下效率可达6%。插入pH11位点的基因能够在细胞、胚胎和动物体内高水平表达。(Scientific Reports
 
 
利用CRISPR-Cas9生成可遗传的基因修饰
 
研究人员成功开发出胚系特异性的CRISPR-Cas9系统(GSC)在拟南芥中生成可遗传的基因修饰。该系统利用SPOROCYTELESS (SPL)基因组表达盒构建,适用于在雄性配子体中进行基因修饰。研究显示,在T1植物中GSC系统生成的突变少见,但在T2代有大量的突变(30%),且只生成了29%的嵌合体,70%的T2突变体是杂合体。采用GSC系统生成的可遗传基因突变的丰度较高,且突变多态性水平也显著提高。结果表明,未来可以应用这一新的GSC系统推动筛查靶基因修饰,尤其是T2群体中的致死突变。(Plant Biotechnology Journal)
 
 
DNA合成在减数分裂重组过程中的作用
 
真核生物有性生殖需要减数分裂来产生来自双亲的单倍体配子。减数分裂重组由DNA双链断裂(DSBs)形成所引发。减数分裂DSBs的修复在进化上是很重要的,因为它重新分配重组位点侧翼区域的基因变异(COs),或没有侧翼交换的基因转换[non-COs (NCOs)],从而导致后代在遗传上不同于父母和兄弟姐妹。大部分的生物体有两类COs:I型(干扰敏感)和II型(不敏感)COs。全基因组研究提供证据表明,减数分裂COs和NCOs可能需要不同数量的DNA合成。研究人员发现,拟南芥POL2A(酵母DNA聚合酶-ε的同系物)对于植物生育和减数分裂是必不可少的。POL2A突变可导致生育力下降及减数分裂缺陷,表明POL2A在I型COs通路中发挥作用。鉴于减数分裂重组和DNA合成在不同真核生物中是保守的,说明DNA合成在减数分裂重组通路的分化中发挥一种新的作用。(PNAS
 
 
揭示DNA修复新机制
 
DNA是细胞进行生命活动最重要的遗传物质。DNA的双链断裂损伤(DSB)被认为是最严重的DNA损伤。在真核细胞中,非同源末端连接(NHEJ)和同源重组(HR)是介导DSB修复的两个重要信号通路。研究人员发现去泛素化酶USP4是DNA双链断裂末端切除的一个关键的调控因子,直接参与DSB切除和同源重组。机制研究证实,USP4通过一个特异的保守区域及催化结构域分别与CtIP及MRN互作,调控了CtIP招募至DNA损伤位点。此外, USP4自身去泛素化是其在同源重组中发挥功能的必要条件。(Cell Reports)
 
 
定量分析膜蛋白互作新技术
 
由于细胞质膜是流动的, 膜蛋白在这种动态的细胞质膜中可以发生移动和胞吞循环. 越来越多的研究表明, 膜的流动性以及膜蛋白在质膜中的运动, 在信号传递以及物质运输中起到关键作用。研究人员利用一种利用力-距离曲线的原子力显微技术(force-distance curve–based),同步成像细胞膜上的单个天然G蛋白偶联受体,并定量分析了其与天然和合成配体之间的这种动态结合力。这将能为未来膜蛋白互作研究提供新的技术工具。 (Nature Methods)
 
 
动物蛋白复合物的跨物种分析
 
在全蛋白质组的尺度上阐释多蛋白复合物的构成成分得到了用于系统性确定蛋白-蛋白相互作用的高吞吐量方法的帮助。研究人员基于对固有可溶大分子复合物的生物化学分级、再通过串联质谱来识别构成成分的方法并行识别来自9个物种的蛋白复合物。已获得的数据(来自蛔虫、小鼠、海胆、人类、青蛙、苍蝇、海葵、粘菌和酵母)显示,很多复合物在不同物种间是保守的。通过将这些结果与基因组测序信息相结合,本研究得以能够预测122种真核生物的超过100万个相互作用。(Nature
 
 
如何提高基因克隆的效率
 
基因克隆及重组是当前分子生物学研究最基础的实验,克隆方法、试剂盒的开发以更快、更方便、更高效为目标。研究人员详细总结回顾了克隆反应中聚合酶、限制性内切酶、T4连接酶、琼脂糖凝胶电泳、底物、感受态细胞以及其他试剂的使用注意事项。另外,还点评了一些新的克隆技术,比如TA克隆和不依赖连接的克隆(LIC)。(BioTechniques
 
    

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来源:基因农业网

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