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    生物技術前沿一周縱覽(2015年9月25日)

    2015-09-28 10:18 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

    MAPK信號通路參與水稻種子大小的調控
     
    種子大小是決定水稻產量的重要因素之一,其調控機制備受關注。絲裂原活化蛋白激酶MAPKs是生物體中廣泛存在的蛋白激酶,它們在植物生長發育以及脅迫反應過程中發揮了重要作用。研究人員鑒定了一個水稻矮桿小粒突變體(dwarf and small grain1, dsg1)。圖位克隆結果表明DSG1編碼一個絲裂原活化蛋白激酶OsMAPK6,與擬南芥中類似,它處于OsMKK4的下游發揮作用。細胞生物學分析表明DSG1是通過調控細胞分裂而調節了細胞數目,進而影響了水稻種子大小及其生物量。進一步的生理學和分子生物學實驗分析表明DSG1調控種子大小與油菜素內酯相關。該研究為進一步解析種子大小的遺傳調控機制以及改良水稻品質與產量奠定了良好的基礎。(The Plant Journal
     
     
    利用CRISPR技術獲得轉基因山羊
     
    山羊是最重要的家畜品種之一,也被用作生物醫學研究的模型。雖然研究人員已在山羊中建立了特定的基因敲除策略,但是,對山羊基因組的精確基因修飾仍然具有挑戰性。CRISPR/Cas9介導的方法已被證明是產生轉基因小鼠、大鼠、猴和豬的一種有效方法,本研究中,研究人員將靶定兩個功能基因(MSTN和FGF5)的Cas9 mRNA和sgRNAs共注射到單細胞階段的胚胎中,成功地產生了一個或兩個基因被修飾的轉基因山羊。在體外培養的原代成纖維細胞中,MSTN和FGF5的打靶效率高達60%,而在98只試驗動物中,MSTN和FGF5的修飾效率為分別為15%和21%,雙基因修飾的效率為10%。對靶基因的打靶和脫靶突變的詳細分析表明,已同時獲得了幾個位點的編輯,說明CRISPR/Cas9系統有潛力成為一種強大而高效的農業動物基因工程工具。(Scientific Reports
     
     
    利用CRISPR技術成功構建轉基因豬
     
    轉基因豬在農牧業和生物醫學領域均有重要的作用,可以為人類提供更高質量的食物,也能作為動物模型幫助人們理解和治療疾病。目前科學家已經利用CRISPR/Cas9系統進行特異性的基因敲除/敲入,成功構建了多種動物模型,包括一個基因敲除豬模型,但還缺乏能將轉基因傳遞給后代的基因敲入豬模型。本研究中,研究人員結合CRISPR/Cas9與體細胞核移植技術獲得了位點特異性的基因敲入豬模型。研究發現,CRISPR/Cas9系統能在pH11位點進行高效的基因插入,有藥物篩選的情況下效率可達54%,無藥物篩選的情況下效率可達6%。插入pH11位點的基因能夠在細胞、胚胎和動物體內高水平表達。(Scientific Reports
     
     
    利用CRISPR-Cas9生成可遺傳的基因修飾
     
    研究人員成功開發出胚系特異性的CRISPR-Cas9系統(GSC)在擬南芥中生成可遺傳的基因修飾。該系統利用SPOROCYTELESS (SPL)基因組表達盒構建,適用于在雄性配子體中進行基因修飾。研究顯示,在T1植物中GSC系統生成的突變少見,但在T2代有大量的突變(30%),且只生成了29%的嵌合體,70%的T2突變體是雜合體。采用GSC系統生成的可遺傳基因突變的豐度較高,且突變多態性水平也顯著提高。結果表明,未來可以應用這一新的GSC系統推動篩查靶基因修飾,尤其是T2群體中的致死突變。(Plant Biotechnology Journal)
     
     
    DNA合成在減數分裂重組過程中的作用
     
    真核生物有性生殖需要減數分裂來產生來自雙親的單倍體配子。減數分裂重組由DNA雙鏈斷裂(DSBs)形成所引發。減數分裂DSBs的修復在進化上是很重要的,因為它重新分配重組位點側翼區域的基因變異(COs),或沒有側翼交換的基因轉換[non-COs (NCOs)],從而導致后代在遺傳上不同于父母和兄弟姐妹。大部分的生物體有兩類COs:I型(干擾敏感)和II型(不敏感)COs。全基因組研究提供證據表明,減數分裂COs和NCOs可能需要不同數量的DNA合成。研究人員發現,擬南芥POL2A(酵母DNA聚合酶-ε的同系物)對于植物生育和減數分裂是必不可少的。POL2A突變可導致生育力下降及減數分裂缺陷,表明POL2A在I型COs通路中發揮作用。鑒于減數分裂重組和DNA合成在不同真核生物中是保守的,說明DNA合成在減數分裂重組通路的分化中發揮一種新的作用。(PNAS
     
     
    揭示DNA修復新機制
     
    DNA是細胞進行生命活動最重要的遺傳物質。DNA的雙鏈斷裂損傷(DSB)被認為是最嚴重的DNA損傷。在真核細胞中,非同源末端連接(NHEJ)和同源重組(HR)是介導DSB修復的兩個重要信號通路。研究人員發現去泛素化酶USP4是DNA雙鏈斷裂末端切除的一個關鍵的調控因子,直接參與DSB切除和同源重組。機制研究證實,USP4通過一個特異的保守區域及催化結構域分別與CtIP及MRN互作,調控了CtIP招募至DNA損傷位點。此外, USP4自身去泛素化是其在同源重組中發揮功能的必要條件。(Cell Reports)
     
     
    定量分析膜蛋白互作新技術
     
    由于細胞質膜是流動的, 膜蛋白在這種動態的細胞質膜中可以發生移動和胞吞循環. 越來越多的研究表明, 膜的流動性以及膜蛋白在質膜中的運動, 在信號傳遞以及物質運輸中起到關鍵作用。研究人員利用一種利用力-距離曲線的原子力顯微技術(force-distance curve–based),同步成像細胞膜上的單個天然G蛋白偶聯受體,并定量分析了其與天然和合成配體之間的這種動態結合力。這將能為未來膜蛋白互作研究提供新的技術工具。 (Nature Methods)
     
     
    動物蛋白復合物的跨物種分析
     
    在全蛋白質組的尺度上闡釋多蛋白復合物的構成成分得到了用于系統性確定蛋白-蛋白相互作用的高吞吐量方法的幫助。研究人員基于對固有可溶大分子復合物的生物化學分級、再通過串聯質譜來識別構成成分的方法并行識別來自9個物種的蛋白復合物。已獲得的數據(來自蛔蟲、小鼠、海膽、人類、青蛙、蒼蠅、???、粘菌和酵母)顯示,很多復合物在不同物種間是保守的。通過將這些結果與基因組測序信息相結合,本研究得以能夠預測122種真核生物的超過100萬個相互作用。(Nature
     
     
    如何提高基因克隆的效率
     
    基因克隆及重組是當前分子生物學研究最基礎的實驗,克隆方法、試劑盒的開發以更快、更方便、更高效為目標。研究人員詳細總結回顧了克隆反應中聚合酶、限制性內切酶、T4連接酶、瓊脂糖凝膠電泳、底物、感受態細胞以及其他試劑的使用注意事項。另外,還點評了一些新的克隆技術,比如TA克隆和不依賴連接的克?。↙IC)。(BioTechniques
     
        

    來源:基因農業網

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