年诺贝尔化学奖与基因编辑技术有关。什么是基因编辑技术呢?它与我们的生活有什么关系呢?快跟着小编一起来看看吧!
艾玛纽尔·夏彭特(EmmanuelleCharpentie)和詹妮弗·杜德娜(JenniferA.Doudna)两位女性科学家因发现了基因技术中的超级工具CRISPR/Cas9基因剪刀,而获得了年的诺贝尔化学奖。
颁奖大厅利用这项技术,研究人员能以极高的精度改变动物、植物和微生物的DNA。这项技术对生命科学产生了革命性的影响,有助于开发新的癌症疗法,并可能使治疗遗传性疾病的梦想成为现实。
研究人员需要修改细胞中的基因,才能了解生命的内部是怎样运作的。在过去,这是一项费时费力,甚至是不可能完成的工作。但如今,使用CRISPR/Cas9基因剪刀,只需几周,我们就可以改变生命的代码。
和科学上其他的重大发现一样,基因剪刀的发现过程也是充满意外。获奖者之一的艾玛纽尔·夏彭特(Emmanuelle在研究化脓性链球菌(对人类危害最大的细菌之一)时发现了一种未知的分子tracrRNA。随后的研究表明,tracrRNA是细菌古老的免疫系统(CRISPR/的一部分,它通过切割病*的DNA来解除病*的攻击。
年,夏彭特将这一发现发表,并于同年开始和另一位获奖者詹妮弗·杜德娜(JenniferDoudna)合作,后者是一位有丰富RNA知识的生物化学家。她们一起成功地在实验环境中重建了细菌的基因剪刀,并简化了剪刀的分子成分,以便可以更加便捷地使用这把剪刀。在自然状态下,剪刀可以识别病*的DNA,但两位获奖者重新编辑了这把剪刀,让剪刀接受使用者的控制,在预定的位置切割任何DNA分子。而DNA被切割的地方,就是生命代码被重写的地方。
CRISPR是细菌中成簇存在的被规律间隔的短回文重复序列,是一种古老的抵御病*入侵的方式。在噬菌体感染细菌时,噬菌体的一段DNA序列,会整合入细菌的CRISPR重复序列中,当该噬菌体再次入侵时,那么这个免疫系统会被激活,来干扰噬菌体DNA。CRISPR序列会转录出一段与先整合的那段噬菌体DNA序列互补的RNA,即CRISPRRNAcrRNA)),然后crRNA、Cas蛋白核酸酶成CRISPR/Cas系统,特异性识别并切割噬菌体DNA。
根据参与作用的Cas蛋白基因的序列和结构特点,CRISPR/Cas系统可分为、Ⅱ和型三种种类类,其中,其中ⅠⅠ型和型和ⅢⅢ型型CRISPRCRISPR/Cas/Cas系统的标记基因系统的标记基因分别为分别为Cas3(Cas3(属于解旋酶家族成员属于解旋酶家族成员))和和Cas10(Cas10(具有具有和核酸聚合酶以及核酸环化酶同源的结构域和核酸聚合酶以及核酸环化酶同源的结构域)),除此,除此之外还需要多种相关之外还需要多种相关CasCas蛋白,蛋白,基因编辑系统较为复基因编辑系统较为复杂杂。
而ⅡⅡ型CRISPRCRISPR/Cas/Cas是三种类型中最简是三种类型中最简单的系统,仅需要一种单的系统,仅需要一种Cas9Cas9蛋白蛋白。
目前使用的的CRISPRCRISPR/Cas/Cas系系统统中,中,crcrRNARNA和和tracrtracrRNARNA被组合在一起改造成向导被组合在一起改造成向导RNARNA((singlesingle--guideguideRNARNA,sgsgRNARNA)),指导,指导Cas9Cas9蛋白定点切割蛋白定点切割DNADNA序列。序列。该系统需要在靶标该系统需要在靶标DNADNA上上有一段保守的前间隔区序有一段保守的前间隔区序列邻近基序列邻近基序(protospaceradjacentmotif(protospaceradjacentmotif,PAM)PAM)作为搜作为搜索目标。对于索目标。
对于Ⅱ型Ⅱ型CRISPRCRISPR系统一般为系统一般为55--NGGNGG--33序序列,一旦找到列,一旦找到PAMPAM,Cas9Cas9就使就使DNADNA局部解链,局部解链,sgsgRRNANA与互补,Cas9对靶序列进行定点剪切。对靶序列进行定点剪切。
在过去的几年内,研究人员已成功地将CRISPRCRISPR//CasCas99基因编辑技术应用到多种生物中,极大地基因编辑技术应用到多种生物中,极大地促进了促进了生物基因组功能的研究。生物基因组功能的研究……
通过基因编辑技术实现对植物多基因调控性状通过基因编辑技术实现对植物多基因调控性状的改良的改良,如耐寒、抗旱和高产优如耐寒、抗旱和高产优质新品系的筛选质新品系的筛选培育。
如WRIWRI在大豆油脂合成积累中具有关在大豆油脂合成积累中具有关键作用,键作用,利用利用CRISPRCRISPR//Cas9Cas9技术通过抑制转技术通过抑制转基因受体基因受体植株中内源基因植株中内源基因GmWRIllaGmWRIlla的表达,创制的表达,创制大豆大豆GmWGmWRRI1aI1a基因突变体,发现转基因突变体植株基因突变体,发现转基因突变体植株中中糖酵解和脂肪合成相关基因的表达量下降,解析了糖酵解和脂肪合成相关基因的表达量下降,解析了该基因在调控大豆种子油脂合成中的作用。
在动该基因在调控大豆种子油脂合成中的作用。在动物物研究方面,研究方面,CRISPRCRISPR基因编辑技术已被成功应用于小基因编辑技术已被成功应用于小鼠、大鼠、斑马鱼、果蝇和猴子等的基因组编鼠、大鼠、斑马鱼、果蝇和猴子等的基因组编辑。辑。
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