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生物技術前沿一周縱覽

2013-09-07 05:10 | 作者: | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

DNA納米幾何結構及其應用前景

來自麥吉爾大學的研究人員,利用短DNA鏈在非共價鍵作用下,構建DNA立方體,并通過類脂質分子修改這些DNA結構。這些脂類像膠水一樣將片段粘合在一起,DNA立方體內就能首尾相連,構建成一種能容納藥物分子的空間。這種立體結構,可用于封裝小分子藥物,并在特定核酸序列的存在下,釋放藥物。許多病變的細胞,都會有某些基因的過度表達,利用DNA立方體可以運輸藥物到病變環境中,然后在特定基因刺激下釋放出來,發揮作用。這項研究將有助于生物納米結構在藥物遞送方面的應用,也將為設計以DNA為基礎的納米材料開辟新的道路。(Nature Chemistry)

時差反應相關基因及其調解途徑解讀

為什么經過長途旅行后會出現時差反應?哺乳動物的生物鐘由大腦中的視交叉上核控制,眼睛會根據周圍光線的變化來感覺時間,將這一信息傳遞給視交叉上核,由其調整生物鐘以使其與當地時間同步。但至今為止,對于光線是如何影響視交叉上核的行為,科學家一直在尋找其背后的分子機制。研究人員通過對視交叉上核光調節核轉錄組的分析,發現與產生時差相關的基因, 通過研究,他們發現了一個叫做SIK1的分子,并對其分子調解途徑進行了深入分析,這個分子能夠根據光線變化通過一系列分子互作調整身體反應。當科學家關閉了SIK1的活性后,小鼠在黑夜和白天切換中身體恢復更快了,調節能力更強。這一研究成果的發現,為生物鐘紊亂相關疾病的治療提供新的途徑。(Cell)


人類基因組的拆分


許多研究表明人類基因組中不同類型的突變有所不同,但對生物體內特定突變率的準確闡述比較困難??蒲腥藛T在分析幾個突變類型的同時,關注他們在基因組特定區域的變化,他們利用一種叫做秘密 Markov 模型(HMMs)的統計學技術側重分析了插入、缺失、核苷酸置換和單核苷酸微衛星重復變異,搜索了具有相似突變率的鄰近基因組片段,將它們歸為一類,由此揭示了 6 個不同的遺傳差異區域。HMMs鑒別的 6 個區域可以揭示整個基因組大部分的突變率差異??拷旧w的兩端處突變發生更為迅速,而在中部突變率降低。更重要的是,研究人員發現一些突變事件相比于另一些變化更為迅速。研究小組還將這些突變類型與基因組特征中一些參數聯系起來。這些研究可以改善對疾病相關基因變異的篩查,還可用于鑒別定位在基因之外的功能區域從而更深入地了解基因組。 (PNAS)

肺結核起源與進化

17世紀至18世紀的西方,人類死亡原因的20%是由于肺結核引起的。目前,在發展中國家,該病仍然是致死的一個重要疾病。與其他疾病相比,學術界一致認為結核病起源于新石器時代。但最近有研究結果表明,它似乎起源更早,研究人員分析了259株結核分支桿菌的基因組,通過基因組測序及遺傳學分析,建立了病原體進化史。研究表明,結核分枝桿菌復合群大概出現于7萬年前,在新石器時代,隨著人類在非洲的遷移及人口密度的增加,致病力和傳播能力逐步增強,在與人類共進化的過程中體現出適應性。隨著人口流動性的增強以及人口密度的增加,更有利于結核病的傳播,對結核病的預防及治療提出了更嚴峻的挑戰。(Nature Genetics)


基因組工程學里的三大利器 ——ZFN、TALEN和CRISPR/Cas

近十年來出現了一種新的研究手段,可以幫助科研人員對各種細胞和各種生物體內的幾乎任意基因進行人工操作。這種新技術就是我們常說的“基因組編輯技術”。這些技術能夠以極高的效率、極高的精確度對基因組進行人工修飾,其機制就是先對DNA雙鏈分子進行切割,形成DNA雙鏈斷裂切口,然后激活細胞內的非同源末端連接修復機制,或者同源重組修復機制,利用細胞自身的修復機制對DNA進行遺傳學修飾。其中比較有代表性的就是依賴于鋅指核酸酶(ZFN)、轉錄激活因子樣效應因子核酸酶(TALEN),以及RNA介導的、基于成簇的規律間隔的短回文重復序列和 Cas蛋白的DNA核酸內切酶(CRISPR/Cas系統)的基因組編輯技術。這些技術都有各自的特點,并且逐步完善并趨于成熟,有些已成功應用于動植物細胞。它們能夠極大地提高我們研究基因組、改造基因組的能力,將在醫療、農業、生物醫藥、生物能源等領域發揮更大的作用。(Trends in Biotechnology)

科學家發現抗小麥稈銹病基因

不斷蔓延的小麥稈銹病疫情,使得非洲、中東和世界許多地區的農作物面臨威脅。近日,科學家終于找到了兩種可以抵御這種真菌性小麥病害的基因。兩種名為Sr35和Sr33的小麥基因似乎能夠參與免疫系統的運作,抵御兇猛的致病真菌,產生抗病效果。
早在上世紀50年代,全球就暴發了一次大規模小麥稈銹病疫情,由于新型小麥抗病品種的出現,疫情于20年后消失。不過,十年之后疫情再次席卷而來,Ug99新型稈銹病在烏干達現身,導致大片小麥死亡。此后,這—病害又出現在肯尼亞、埃塞俄比亞、蘇丹、也門和伊朗。不過到目前為止,科研人員仍不清楚究竟是什么類型的基因使這一小麥品種產生了針對Ug99的抗病性。但他們覺得,通過融合不同抗病基因來產生持久抵抗力,是最常采用的小麥基因布局方法,把Sr33與Sr35結合到同一小麥基因組中的方法“頗具吸引力”。通過生物技術,科學家有望研究出控制這一重大病害的更具持久性的方法。(來自中國科學報)

基因組測序決定葡萄酒香

近期一組科學小組完成了被稱為“最健康的紅葡萄酒”的來源:Tannat(塔那)葡萄的基因組測序,Tannat(塔那)屬紅葡萄品種,是釀制馬迪朗葡萄酒的主要原料。研究人員發現,這種葡萄中富含的單寧來自其果實種子中,單寧是一種具有抗氧化能力的化合物,能用于對抗老化的細胞。Tannat葡萄酒中的的單寧含量是赤霞珠,梅洛或黑皮諾葡萄的兩倍,完成這種葡萄的基因組測序將有助于葡萄酒行業的蓬勃發展。 目前這一組研究人員正在解析與這種葡萄相關的土壤生長條件,礦物質,太陽,溫度,氣候,海拔和其他環境因素,對Tannat基因表達,以及對酒香和葡萄色澤的影響。如果我們能通過生物技術因素,決定葡萄酒的香氣和顏色,那么就能創造出更加賞心悅目且有價值的產品。 (來自生物通)

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