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    生物技術前沿一周縱覽(2017年10月20日)

    2017-10-20 10:41 | 作者: 基因農業網 | 標簽: 生物技術前沿一周縱覽

     生物技術前沿一周縱覽(20171020日)

    遺傳互作網絡對染色體上基因順序的決定作用

     

    真核生物基因在染色體上呈線性排列。研究人員根據進化理論模型推測,遺傳互作網絡是影響基因排列順序的重要因素。研究者對基因順序的形成進行了進化模擬計算,并對酵母遺傳互作網絡進行了系統分析,發現遺傳互作網絡是決定基因在染色體上排列順序的重要因素。進一步地,研究者成功使用遺傳互作網絡預測了釀酒酵母的基因排列順序。該研究揭示了遺傳互作網絡對于基因順序進化的重要作用,同時也拓寬了人們對于基因組編碼規律的認知。(Molecular Biology and Evolution)

                                              

     
    植物細胞核纖層類似蛋白調控植物免疫新功能

     

    核纖層蛋白在動物細胞中參與眾多細胞核內重要的生物學過程,CROWDED NUCLEI (CRWN)家族蛋白作為擬南芥中核纖層類似蛋白,其功能卻知之甚少。研究組發現,crwn1 crwn2雙突變體對病原菌具有較強的抗性。CRWN 1基因在轉錄和轉錄后水平都受到了病原菌及水楊酸的調控。CRWN 1通過抗病途徑的NAC類轉錄因子NTL9相互作用,加強NTL9對下游抗病基因PR1的轉錄抑制。進一步的遺傳實驗表明,crwn1 crwn2的抗病相關表型依賴于抗病通路中的關鍵蛋白NPR1。研究發現了由CRWN1、NTL9 NPR1等蛋白組成的調控PR1基因表達的分子遺傳網絡。(Molecular Plant)

     

     

    藜麥耐鹽與高營養價值分子機制

     

    藜麥(Chenopodium quinoa)是源自美洲安第斯山脈的一種假谷物,距今已有7000多年歷史。研究人員通過對第二代和第三代高通量測序數據的混合拼裝,獲得了高質量的藜麥基因組序列,其總長度為1.34Gb,scaffold N50達到1.16 Mb?;蚪M在距今約430萬年前經歷過一次全基因組復制,基因組注釋發現了54438個蛋白編碼基因和192個微RNAmiRNA)基因;參與離子與養分運輸、脫落酸動態平衡與信號轉導等過程的基因拷貝數增加。藜麥編碼的三個主要種子貯藏蛋白家族的蛋白序列中人類所需的必需氨基酸比例均顯著增加,部分解釋了藜麥種子高營養價值的原因。 (Nature)

     

     
    開發限制性修飾系統介導的基因編輯新技術

     

    高效無痕的基因組編輯是基礎生物學與生物技術研究的核心技術,在生命科學和生物醫藥等領域發揮重要作用。研究人員利用限制性修飾系統,建立了一套簡單、高效且應用范圍廣的基因組編輯新技術(R-M system-mediated genome editing,RMGE),并經過優化使其適用于大腸桿菌、枯草芽胞桿菌和釀酒酵母的基因組編輯。根據目的菌株的R-M系統和基因組甲基化模式篩選出能夠有效地調節細胞生長與死亡的REaseMTase,并建立R-M系統介導的基因組編輯技術。利用該技術在大腸桿菌中實現了功能基因的缺失、替換和精確點突變,反篩效率為100%,明顯高于傳統的SacB系統。此外,利用該系統實現了枯草芽胞桿菌和釀酒酵母染色體基因的敲除或替換,反篩效率均達到100%,實現了RMGE技術在細菌和酵母中的應用。RMGE技術首次利用R-M系統實現了大腸桿菌、枯草芽胞桿菌和釀酒酵母等多種微生物的基因組編輯,在不同種屬微生物中的適用性表明,該技術可廣泛應用于其它微生物的遺傳操作。同時,該技術具有不引入任何標記、應用范圍途廣、遺傳穩定等優點,可作為有效的遺傳操作工具用于系統生物學及合成生物學研究,為實現微生物在醫藥、農業、工業等多個領域中的應用提供技術平臺。(ACS Synthetic Biology

     

     

    非經典泛素鏈的體外合成方面取得重要研究進展

     

    泛素化是真核生物內重要的翻譯后修飾,在蛋白質降解、細胞周期調控、機體免疫以及DNA損傷修復等多種生理過程中發揮關鍵調控作用。研究發展了一種基于“異泛素單元(IsoUb)”的方法,實現了不同長度的K11-K48等非經典分叉泛素鏈高效合成。晶體結構及體外酶學實驗證明不同類型的去泛素化酶對化學合成的K11-K48分叉泛素鏈可進行特異性切割,表明化學合成的K11-K48分叉泛素鏈具備正常的生物學結構特征。該工作為進一步研究非經典泛素鏈的生化結構特性創造了條件,在深入開展非經典泛素鏈的生物學研究中邁出了重要的一步。Angewandte Chemie International Edition

     

     

    科學家破譯海參基因組

     

    海參屬于棘皮動物,體型與形態最為特殊的種類,且處于從無脊椎向脊椎動物分化的獨特進化地位,是國內外重要的海產經濟物種之一,具有營養與醫用價值。研究人員利用IlluminaPacbio測序平臺和優化的組裝策略,構建了海參全基因組的精細圖譜,Contig N50 達到190 KB, Scaffold N50 達到486 KB,編碼30350個基因。研究分析發現,調控動物關鍵進化過程中脊索形成的關鍵轉錄因子Brachyury基因的FGF基因在棘皮動物中顯著收縮為1個,提示了棘皮動物在長期的進化過程中脊索、咽鰓裂消失的潛在原因。海參的近親——海膽具有顯著、發達的外骨骼,而海參外觀柔軟,骨骼退化為細小的桌形體,基因組解析發現它們都具有相對完整的骨骼發育通路,不同之處在于海膽的礦化基因為31個,海參縮減為7個,且海參礦化基因在發育過程中低表達,是其骨骼顯著退化的根本原因。(PLoS Biology

     

     

    高保真CRISPR-Cas9基因組編輯方法研究獲新進展

     

    基因組編輯是生命科學新興的顛覆性技術,特別是基于CRISPR-Cas9系統的基因組編輯工具近幾年迅猛發展,在醫療、農業等領域得到廣泛應用。通過蛋白質工程的方法,對Cas9蛋白進行定向改造,獲得了三種特異性顯著提高的Cas9蛋白變體:eSpCas91.0)、eSpCas91.1)和SpCas9-HF1。研究發現,這三種高保真的SpCas9核酸酶的基因組編輯活性會嚴格受到sgRNA向導序列(guide sequence)長度的影響。將向導序列設為與靶位點精確匹配的20個堿基,是確保三種高保真SpCas9核酸酶活性的重要前提。為此,研究人員將水稻tRNAGlu序列融合到U3啟動子和sgRNA之間,利用細胞內源的RNase PRNase Z將未成熟的sgRNA中的向導序列加工成為與靶序列精確匹配的20個堿基,通過這一策略能夠將eSpCas91.0)、eSpCas91.1)和SpCas9-HF1的活性保持在與野生型SpCas9相當的水平,并且還保持其特異性。(Genome Biology)

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