生物技术前沿一周纵览(2018年3月23日)

2018-03-23 | 作者: 基因农业网 | 标签: 生物技术前沿一周纵览

 生物技术前沿一周纵览(2018323日)

 

昆虫杆状病毒DNA聚合酶N末端的多个功能位点

 

杆状病毒(Baculovirus)是一类特异感染节肢动物的病原微生物,目前被广泛应用于生物农药、蛋白质表达以及基因治疗。研究人员对N末端的连续截断发现,随着N末端序列的逐渐减少,构建的重组病毒在病毒的扩散、基因组的复制以及多角体形成等方面的能力也相应地下降。对DNA聚合酶N末端生物信息学分析显示,虽然前64个氨基酸同源性不高,但存在一个保守的α-β-β-β二级结构,以及分布于氨基酸 67-186区域的四个保守模序,对这些保守模序的位点突变能够影响病毒的复制以及病毒的产量,点突变使DNA聚合酶蛋白半衰期减短、活性变弱,从而影响了病毒DNA的复制,最终导致病毒产量以及多角体合成的下降。该研究对杆状病毒在昆虫体内扩散提供了重要的理论依据,具有潜在的应用价值。(Journal of Virology

 

 

科学家建立CRISPRi/dCas9的脑内多基因同时抑制系统

 

基因特异性的失活策略是基因功能研究的重要方法,以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑工具已被广泛用于建立转基因细胞株和动物模型。研究人员利用病毒传递策略,针对神经元构建了优化的基于dCas9CRISPRi系统,达到在小鼠脑内进行高效且靶向特异性的抑制功能基因表达的目的。该系统能够在神经元的单细胞水平获得均一的表型,而且在基因沉默能力上显著优于传统的RNAi技术。同时,利用sgRNA相隔错配的策略,在神经元中实现了精确的靶向特异性基因抑制,几乎不产生脱靶效应。研究人员进一步在动物脑内拓展了该技术的应用。利用神经元亚群特异性的启动子,条件性控制功能基因Syt1在海马齿状回兴奋性和抑制性神经元中的独立失活,实现了对局部神经网络兴奋/抑制平衡的双向调节。最后,研究人员开发了基于一体化载体和双载体的两套CRISPRi多重基因抑制系统,分别成功实现了小鼠脑内syt1及其互作网络蛋白共5重基因的同时抑制,且能够实现灵活多变的多基因不同组合的高效失活。(Nature Neuroscience 

 

 

科学家揭示新型转录因GcrA的转录激活机制

 

转录是基因表达的主要调控环节。研究人员分别解析GcrA-DBDDNA结合结构域)与甲基化DNA的复合物晶体结构,以及GcrA-CTD与转录起始因子σA2的复合物晶体结构,揭示其识别m6A甲基化修饰的分子机制,并提出GcrA同时结合DNARNAP的模型,即GcrA-CTD通过与σA2结合铆钉在RNAP,随后通过GcrA-DBDDNA的相互作用将RNAP招募到具有GcrA调控基因的识别位点,GcrA-DBDGcrA-CTD之间的大约50个氨基酸柔性区域能够使GcrA识别位于启动子DNA不同位置的基序(-30上游、-20附近、+10+20附近;编号基于转录起始位点)。该研究提出了以GcrA为代表的一种新型转录激活机制。(Nucleic Acids Research 

 

科学家发现防控稻田杂草新机制

 

稻田稗草(E. crus-galli)被认为是全球最严重的杂草之一。研究表明,稗草可以合成异羟肟酸类次生代谢产物丁布(DIMBOA)的三个基因簇,具有抑制水稻生长的作用。同样,稗草还能合成次生代谢产物稻壳素(momilactone)的基因簇,具有抵御稻瘟菌等病菌生长能力。研究人员首次了解到稗草会利用基因簇的遗传机制合成这些化合物与水稻竞争,从而起化感作用。研究还发现细胞色素(CYP450)和谷胱甘肽巯基转移酶(GST)基因具有解毒功能,以非靶标抗性机制,直接参与杂草除草剂抗性的进化。(Nature Communications

 

 

大气干旱影响青藏高原草地植被生长

 

气候变暖可导致大气水汽压差增加、大气干旱化趋势增强。当大气水分亏缺时,植物往往通过降低叶片气孔导度抑制光合作用,还可能通过增强蒸散发作用加剧土壤干旱,使植被生长面临更加严峻的大气干旱胁迫。青藏高原是气候变暖最强烈的区域之一,也是印度季风和西风交汇碰撞的区域。研究人员系统分析了近30年青藏高原大气水汽压差变化及其对草地植被生产力的动态影响。研究表明,在气候变暖背景下,青藏高原大气水汽压差持续增加,高原草地的大气环境趋于干旱化,这种大气干旱会显著降低青藏高原草地生产力。值得注意的是,该现象呈增强趋势,具体表现在影响强度和范围上的持续增加。进一步研究发现,若无大气CO2浓度增加对草地生产力正的促进效应,大气干旱对草地植被生长的抑制作用会变得更强、影响范围更广。(Geophysical Research Letters

 

 

科学家揭示植物功能性状调节全球变化对草地生产力的影响

 

随着全球降水和氮沉降的增加,许多生态学家致力于研究生态系统功能与全球环境变化之间的关系,并取得一些重要进展。研究人员通过长期的野外氮、水控制实验,系统研究了环境变化影响我国温带典型草原生产力的直接和间接过程。研究表明,增加氮、水既直接提高生产力,又通过增加植物功能多样性的两个组分间接驱动生产力。与许多类似研究不同,该研究中物种和系统发育多样性并不能解释生产力的变化。研究发现增加群落植物功能多样性的一个组分(community-level weighted mean of plant stature)会提高该草地生产力,而增加另一个组分(functional dispersion)则会降低生产力。该研究首次提供了上述两个功能多样性组分对草地生产力具有相反影响的实验证据,并表明群落中优势物种的性状以及物种间的性状分布在调节生态系统功能中都具有重要作用。(Journal of Ecology 

 

玉米秸秆高效利用新法

 

我国秸秆资源丰富,大力发展秸秆饲料化将有助于解决我们牧草资源短缺和人畜争粮等产业问题。研究引入物理性处理技术—蒸汽爆破。研究发现,蒸汽爆破不仅显著降低了秸秆中半纤维素含量,提高了纤维素的相对含量,而且提高了秸秆发酵产气速度、木糖等还原糖和VFA产量,促进了瘤胃微生物发酵。经观察发现,蒸汽爆破秸秆的纤维素和半纤维素降解率显著升高,且蒸汽爆破秸秆的表面粘附更多的微生物,并且易快速形成致密的微生物生物膜。因此,蒸汽爆破预处理能破坏玉米秸秆纤维结构,提高瘤胃微生物粘附效率,增强秸秆瘤胃降解率和发酵能力,为奶牛产奶提供更多的能量和营养。(Bioresource Technology

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