生物技术前沿一周纵览(2016年1月22日)

2016-01-23 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 提高CRISPR基因编辑技术的成功率

 
加州大学伯克利分校的研究人员对CRISPR-Cas9技术做出重大改进,在用一段短DNA片段替代另一段DNA时获得了高达60%的前所未有的成功率。这一改进的技术在试图去修复导致遗传性疾病,如镰状细胞病或严重联合免疫缺陷的遗传突变之时尤其有用。它使得研究人员能够用正常的序列来修补异常的DNA片段,并有潜力修复这一缺陷,其已在细胞培养物中发挥作用促进了修复缺陷基因。研究人员还证实,一些结合但不切割DNA的Cas9蛋白变异体也可以在结合位点成功地粘贴一段新DNA序列,其有可能通过在靶DNA上形成一种“泡状”结构来发挥作用吸引了修复模板。这种利用不切割基因组的Cas9来进行基因编辑,消除了在基因组中发生脱靶切割的危险,有可能比标准的基因编辑更安全。(Nature Biotechnology
 
 
一项革命性的核酸检测技术
 
科学家开发了一种超快且精确的DNA分析技术,可以大大加快分子诊断工具的设计,更好的识别病原体DNA和RNA。这项技术将DNA和RNA的精确热力学分析,从几个月时间缩短到了几小时。人们可以在此基础上建立一个遗传学分子生物物理特性的通用数据库。研究特定DNA序列的行为一般需要加热和冷却分子,观察它们在不同温度下的荧光强度,这就是熔解曲线分析。研究人员随后根据熔解曲线推测DNA在其他温度下的属性。然而这样的方法是不准确的。而新技术技术可以在天然环境下测定确切的DNA热力学动态,该技术的错误率比之前的方法低十倍,可以帮助人们更精确的设计诊断试剂。(Nature Communications
 
 
解析核酸修饰
 
细胞中的核酸携带许多不同的化学修饰,这些修饰过去被认为是静态的,只起到微调效果。然而近来科学家们发现核酸修饰实际上是动态变化的,并且在真核生物的一系列细胞过程中起到了不可或缺的关键作用,尤其是在基因表达调控方面。5mC是哺乳动物基因组中最常见的一种表观遗传学修饰,与生长、发育和多种疾病有关。6mA是一种广泛存在于原核生物的甲基化修饰碱基,主要在宿主防御系统中起作用。m6A是真核生物mRNA上最常见的一种转录后修饰,这种可逆的RNA甲基化修饰与人类疾病有关。假尿嘧啶化(pseudouridylation)是稳定RNA上最丰富的一种内部转录后修饰,在这一过程中尿嘧啶(U)的化学结构发生改变形成假尿嘧啶(ψ)。假尿嘧啶化普遍存在于tRNA、rRNA和snRNA中,对于剪接体snRNA和rRNA的生物合成和正常功能非常重要。(Cell Chemical Biology
 
 
忍冬黄酮合酶功能研究取得进展
 
忍冬(Lonicera japonica Thunb.)是中药材金银花的唯一植物来源。灰毡毛忍冬(L. macranthoides Hand.-Mazz.)在中医药临床应用与中医制剂中则被归入“山银花”。研究人员研究了忍冬和灰毡毛忍冬中的药效成分之一“木犀草苷”的含量及其成因。研究发现,负责木犀草素合成的关键基因——细胞色素P450家族的黄酮合酶基因(FNS)在忍冬和灰毡毛忍冬中存在较大差异。从忍冬中克隆得到的2个黄酮合酶基因各编码2个定位在内质网上的蛋白,且仅有1个具有催化活性,这两个蛋白仅有1个氨基酸的差异。灰毡毛忍冬中的FNS仅编码一个有活性的蛋白,但该蛋白的催化活性远低于忍冬中的黄酮合酶。蛋白与底物之间的分子对接模拟实验以及定点突变实验表明,位于381位的亮氨酸和206位的甲硫氨酸对黄酮合酶的活性起着重要作用。实验结果最终揭示,灰毡毛忍冬中的黄酮合酶基因在花中的低表达量及其较低的酶活性,是导致其花蕾中木犀草苷含量低的原因。今后,通过分子育种手段定向提高灰毡毛忍冬花中的木犀草苷含量,将有望作为忍冬(金银花)的优良替代品。该研究成果对灰毡毛忍冬及其品种的品质改良和新品种创制具有深远意义。(Scientific Reports
 
 
异源四倍鲫鲤品系遗传特性研究获进展
 
自然界中存在大量的多倍化植物,在有花植物中,大约70%都是多倍体。而在现生脊椎动物中仅有部分鱼类和两栖爬行类中存在多倍体现象。研究人员利用二倍体红鲫(Carassius auratus red var., 2n = 100)为母本及二倍体鲤鱼(Cyprinus carpio L, 2n = 100)为父本进行属间远缘杂交建立的两性可育的鲫鲤杂交品系为研究对象。经过连续繁殖,形成了一个两性可育、遗传性状稳定、四倍体性能代代相传的异源四倍体鲫鲤(4n=200)品系(F3-F25)。远缘杂交品系中的双亲及杂交4个世代(F1,F2,F18和F22)中有9.67%–11.06%的基因属于来源于母本鲫鱼和父本鲤鱼的嵌合基因。该两性可育的杂交品系的建立打破了物种间生殖隔离,是国际上首次通过属间远缘杂交获得的脊椎动物四倍体品系。该系的建立不但为研制三倍体鱼在生产上的大规模应用提供了宝贵的四倍体亲本,而且为研究远缘杂交及四倍体化在生物进化中的作用提供了重要的模型。(PNAS
 
 
凡纳滨对虾基因组高密度遗传连锁图谱构建
 
凡纳滨对虾是我国也是世界养殖产量最高的对虾,还是世界单一种类产值最高的水产养殖对象,培育高产抗逆的对虾新品种对于推动对虾养殖业的发展具有重要意义。研究人员在基因组探查的基础上,对一个人工选育的全同胞家系的父母本和205个子代进行高通量测序文库构建和简化基因组测序。最终构建的图谱包含44个连锁群,与凡纳滨对虾单倍体染色体数目一致,整合图谱中含有标记6146个,总图距4,271.43 cM,标记间平均图距0.7 cM。同时,该团队还利用该图谱成功定位了11个体长相关和7个体重相关的QTL,为推动凡纳滨对虾的分子标记辅助选育研究和全基因组选择育种研究提供了重要的资源。高密度遗传连锁图谱可以定位重要经济性状的QTL位点,利用获得的与生长相关的分子标记辅助经典选育,能够显著加快对虾新品种的培育过程。(Scientific Reports
 
 

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来源:基因农业网

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