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  科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新方法，實(shí)現(xiàn)一次編輯多個(gè)基因組片段
  
  2020-03-17 來源：前瞻網(wǎng)
  
  基于CRISPR的DNA編輯技術(shù)給人類基因組研究帶來了革命性變化——允許精準(zhǔn)刪除任何人類基因這一點(diǎn)，使科學(xué)家得以對基因功能有更深入的了解。但這種技術(shù)也有局限性——暫時(shí)而言，它只能同時(shí)移除同一個(gè)細(xì)胞中的單個(gè)基因或基因片段，導(dǎo)致科學(xué)家在研究基因組不同部分協(xié)同工作的問題時(shí)遇到了瓶頸。
  
  現(xiàn)在，本杰明·布蘭科(Benjamin Blencowe)和杰森·莫法特(Jason Moffat)的團(tuán)隊(duì)在這方面取得了突破。他們發(fā)表在《自然-生物技術(shù)》雜志上的一項(xiàng)被稱為“CHyMErA”的新方法，可以在同一時(shí)間系統(tǒng)地瞄準(zhǔn)多個(gè)位置DNA，并且可以應(yīng)用于任何類型的哺乳動(dòng)物細(xì)胞。
  
  CRISPR通常被稱為“基因組剪刀”，它的工作原理是，通過引導(dǎo)RNA分子，將一種設(shè)計(jì)成附著在目標(biāo)位點(diǎn)上的DNA切割酶發(fā)送到基因組中的預(yù)定位點(diǎn)。目前應(yīng)用廣泛的DNA切割酶是Cas9，和其相關(guān)的基因編輯技術(shù)就是大名鼎鼎的CRISPR-Cas9或CRISPR/Cas9。
  
  雖說CRISPR-Cas9是當(dāng)前基因編輯技術(shù)的相對主流，但實(shí)際上還存在不少具有獨(dú)特性質(zhì)的Cas酶。這次的CHyMErA就是結(jié)合了2種不同的DNA切割酶——Cas9和Cas12a——實(shí)現(xiàn)的。Cas12a這種酶的特點(diǎn)就是可以在同一個(gè)細(xì)胞中產(chǎn)生多個(gè)導(dǎo)向RNA分子，從而對多個(gè)基因位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)切割。
  
  在CHyMErA的應(yīng)用中，研究人員首先將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了一類被稱為旁系同源體(paralogs)的基因。
  
  旁系同源(Paralogs)是那些在同一物種中的來源于祖先基因復(fù)制的蛋白，它可能會進(jìn)化出新的與原來有關(guān)的功能。
  
  因?yàn)榕韵低词怯上嗤淖嫦然驈?fù)制而產(chǎn)生的，所以人們認(rèn)為它們在很大程度上扮演著相似的角色。正因?yàn)榕韵低吹鞍字g可以一定程度上相互替代，摘除掉其中某個(gè)蛋白并不能完全了解其影響，所以它們的功能還不能被現(xiàn)有的單基因靶向方法揭示。
  
  “有了CHyMErA，我們可以成對取出旁系同源基因，看看祖先的功能對細(xì)胞的存活是否重要，” 研究的主要作者之一凱文·布朗(Kevin Brown)說，“我們現(xiàn)在可以研究以前被忽略的一類基因?！?/span>
  
  在使用CHyMErA技術(shù)敲除了幾乎所有存在于人類基因組中的所有700對旁系同源配對基因后，科學(xué)家們證實(shí)，這些基因配對中有許多確實(shí)在細(xì)胞存活中發(fā)揮了類似的作用，而其他基因則有不同的功能。
  
  CHyMErA的另一個(gè)特點(diǎn)是，Cas9和Cas12a都可以被部署到臨近的基因組位點(diǎn)，以切斷基因片段，如外顯子。
  
  外顯子是基因組DNA中出現(xiàn)，在轉(zhuǎn)錄后被加工連接在一起，生成成熟RNA分子上的序列。由于該序列的復(fù)雜性，部分外顯子并不適合單獨(dú)使用Cas9進(jìn)行靶向治療，CHyMErA技術(shù)的出現(xiàn)讓研究小組可以對數(shù)千個(gè)與癌癥和大腦功能有關(guān)的外顯子進(jìn)行研究。
  
  在CHyMErA分析的2000個(gè)外顯子中，超過100個(gè)外顯子被證實(shí)對細(xì)胞存活至關(guān)重要，這使得未來的研究現(xiàn)在能夠聚焦于揭示它們在疾病中的潛在作用?！耙坏┪覀兇_定外顯子在疾病中起關(guān)鍵作用，我們就可以利用這些信息來開發(fā)新的治療方法?！?/span>
  
  參考文獻(xiàn)：
  
  [1] https://www.nature.com/articles/s41587-020-0437-z
  
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