新基因編輯工具Retrons誕生—新聞—科學網

2020-12-23 科學網
新基因編輯工具Retrons誕生
有望與CRISPR強強聯合

 

 

落在細菌上、正在感染細菌的噬菌體病毒，如今科學家發現了逆轉錄子的新功能，有望阻止噬菌體感染細菌。圖片來源：《科學》

 

2020年諾貝爾化學獎頒給了基因編輯工具CRISPR，如今，研究者又有新發現，有望與CRISPR結合，發揮更好的功用。

 

11月初，來自以色列魏茨曼科學研究所的羅特姆·索雷克（Rotem Sorek）帶領團隊在《細胞》上刊發文章，介紹了他們新發現的基於逆轉錄酶基因編輯工具：Retrons。與CRISPR類似，該工具可保護微生物免受噬菌體病毒侵害，研究者有望利用它對單細胞生物的基因進行編輯。

 

早在30多年前，就有科學家從黃色粘球菌中發現了逆轉錄酶，這一遺傳元件由DNA、RNA和來自某些細菌中的蛋白質複合而成，但一直以來它們在生物體中的作用不甚明確。

 

據《科學》報導，在最新發表的研究裡，索雷克等人在許多細菌中都發現了逆轉錄酶。他們先搜索了近4萬個細菌的基因組，並利用電腦程式尋找與CRISPR和其他已知抗病毒構建體基因相近的抗病毒結構。

 

之後，研究者找到了一段包含逆轉錄酶的DNA，該元件側翼是無法編碼任何已知細菌蛋白的DNA片段。研究者聯想到這些神秘的序列可能在RNA編碼中發揮作用。此外，帶逆轉錄性質的DNA通常伴隨著一個蛋白質編碼基因，每個遺傳元件攜帶的蛋白質有所不同。

 

索雷克等人猜測，這些序列簇參與到一種新的噬菌體防禦中。後續研究中，他們進一步證明，包含了逆轉錄酶、DNA和RNA混合物以及蛋白質的元件Ec48可破壞新感染的細胞，從而使病毒無法複製並繼續傳播。

 

無獨有偶，在海德堡歐洲分子生物學實驗室，也有一個研究團隊有類似發現，他們在沙門氏細菌中逆轉錄的編碼基因旁邊發現了有毒的蛋白質基因，通常情況下毒素會被包裹起來，當噬菌體蛋白出現時則被激活。相關研究已於今年6月刊發於語音本平臺bioRxiv。

 

研究者可利用CRISPR靶向並切割基因組中的目標區域，但迄今為止，該工具還不太擅長在靶點DNA中引入新代碼，若CRISPR能與此次發現的Retrons相結合，或許能產生所需序列的多重拷貝，並有效剪接到宿主基因中。不過目前，Retrons還未被證實可在哺乳動物細胞中工作，還有許多工作有待完成。 

 

 

 

版權聲明：凡本網註明「來源：中國科學報、科學網、科學新聞雜誌」的所有作品，網站轉載，請在正文上方註明來源和作者，且不得對內容作實質性改動；微信公眾號、頭條號等新媒體平臺，轉載請聯繫授權。郵箱：shouquan@stimes.cn。

相關焦點

  • 基因編輯如何擺脫「脫靶」困擾—新聞—科學網
    近日，華中農業大學棉花遺傳改良團隊一篇相關綜述，系統總結了當前的基因編輯工具、基因編輯產生的脫靶效應及類型、脫靶效應的機理、動植物的脫靶效應存在的問題；並總結了如何進行sgRNA設計，脫靶效應的評估和預測，避免和減輕脫靶效應的策略以及對預期基因組編輯結果的影響。
  • 首例MSTN基因編輯湖羊誕生
    1月5日，記者從江蘇省農科院獲悉，該院畜牧研究所利用基因編輯技術，獲得世界首例肌肉生長抑素(MSTN)基因編輯湖羊。近年來，我國羊肉消費量逐年增加，但是羊肉產量卻不能滿足消費需求。據統計，2019年，國內羊肉消費量達到527萬噸，與上年相比增加3.9%，而羊肉產量為488萬噸，僅比上年提高2.6%。
  • 科學網—基因編輯如何擺脫「脫靶」困擾
    基因編輯雖好 脫靶是個問題 相對於以往研究基因功能的工具，以CRISPR/Cas9為代表的基因編輯技術效率和準確性都較高，但也會帶來一個可能「致命」的問題——脫靶效應。 「基因編輯可以『指哪打哪』。一般只要20個核苷酸序列就能對一個基因進行定位並定點敲除。
  • 科學家發現無可識別基因的最怪病毒—新聞—科學網
    現在，科學家發現了一種沒有可識別基因的病毒，使其成為所有已知病毒中最奇怪的一種。同時，另一個研究小組日前在幾十種動物的組織中發現了數千種新病毒。「我們似乎一直在發現新病毒。」 Abrahao說，一些Yaravirus的基因看起來像是巨型病毒的基因，但目前還不清楚這兩者間的關係。他和同事仍在研究這種新型病毒生活方式的其他方面。
  • 科學家揭曉謎團:基因如何控制人類身高—新聞—科學網
    同卵、異卵雙胞胎研究表明，高達80%的身高差異是由基因決定的，但事實上研究人員基本沒有發現與之相關的基因。 據《科學》報導，近日，澳大利亞昆士蘭大學Loc Yengo研究團隊在美國人類遺傳學年會上展示了一項有史以來規模最大的、具有裡程碑意義的研究成果。
  • 新工具能顯著降低基因編輯脫靶效應
    本文轉自【科技日報】；最新發現與創新 科技日報北京5月19日電 （記者瞿劍）記者19日從中國農科院獲悉，該院深圳農業基因組研究所左二偉研究組聯合中科院腦科學與智能技術卓越創新中心、中科院上海營養與健康研究所，根據蛋白結構預測了基因編輯過程中產生脫靶效應的重要胺基酸
  • 北京高精尖論壇聚焦材料基因工程—新聞—科學網
    論壇上，專家學者們分享了新材料領域前沿研究成果，探討了材料基因工程新理論、新方法和新應用，共同致力推動新材料研發和產業發展。 北京科技大學校長楊仁樹表示，新材料是國家經濟建設的物質基礎。近年來，我國在新材料領域厚積薄發，部分領域已達到國際領先水平。
  • 中國學者開發新型單鹼基編輯工具,顯著降低基因編輯脫靶效應
    研究團隊根據蛋白結構預測了基因編輯過程中決定脫靶的重要胺基酸，並在不影響催化活性的情況下突變相應的胺基酸，最終得到了顯著減低基因編輯脫靶效應的單鹼基編輯工具。CRISPR/Cas9是廣泛關注的新一代基因編輯工具，自從2012年被發明以來備受外界期待。而單鹼基編輯技術是CRISPR/Cas9的衍生工具，該技術可以在不切斷DNA雙鏈的情況下實現單核苷酸的定向突變，為治療單鹼基突變引起的遺傳性疾病帶來了希望。
  • 尼人基因讓女性更「高產」—新聞—科學網
    DNA繪圖  來源：stock image 在歐洲，三分之一的女性從尼安德特人那裡繼承了孕酮（黃體酮）受體，這是一種與生育能力提高、妊娠早期出血減少和流產減少相關的基因變異。 「孕酮受體是一個典型例子，說明如何通過與尼安德特人混合，讓有益的基因變異引入到現代人體內，對今天的人們產生影響。」卡羅林斯卡醫學院神經科學學系研究員與馬普學會進化人類學研究所研究員Hugo Zeberg說，他與同事Janet Kelso、 Svante Paabo共同開展了這項研究。 黃體酮是一種激素，在月經周期和懷孕過程中起著重要的作用。
  • 基因編輯新工具為治療遺傳性疾病帶來希望
    該研究根據蛋白結構預測了基因編輯過程中產生脫靶效應的重要胺基酸，並在不影響催化活性的情況下突變相應的胺基酸，最終得到了顯著降低基因編輯脫靶效應的單鹼基編輯工具。　　CRISPR/Cas9的衍生工具單鹼基編輯技術可以在不切斷DNA雙鏈的情況下實現單核苷酸的定向突變，為治療單鹼基突變引起的遺傳性疾病帶來了希望,因此，自2016年首次報導以來受到了廣泛的關注。
  • 科學家構建黃麻基因組織特異表達資料庫—新聞—科學網
    近日，中國農業科學院麻類研究所（以下簡稱麻類所）種質資源團隊在黃麻基因組織特異表達研究方面取得重要進展，通過比較轉錄組和基因網路共表達分析，充分挖掘在營養生長期和生殖生長期
  • 北京協和荊志成團隊發現肺動脈高壓致病新基因—新聞—科學網
    最近，北京協和醫院心內科教授荊志成團隊發現罕見病特發性肺動脈高壓（IPAH）的全新疾病基因前列腺素合成酶（PTGIS），該基因的罕見變異可解釋6.1%的
  • 新基因編輯技術已經可以編輯植物線粒體基因
    改良的基因編輯機制可針對性地破壞水稻和油菜籽中的線粒體基因。上圖：JXFZSY基因編輯技術已經徹底改變了遺傳學領域，使研究人員能夠對各種動物和植物細胞核、動物的線粒體，植物的葉綠體和許多DNA進行有針對性的修改。
  • 科學家發現增加水稻分櫱數和產量的重要基因—新聞—科學網
    他們發現了一個水稻綠色革命基因的伴侶基因HTD1HZ，它能夠有效增加水稻分櫱數和產量。這也是首次報導獨腳金內酯合成基因的有利等位變異如何在水稻綠色革命中被選擇和廣泛應用，為穩產、廣適性水稻品種分子設計育種提供了十分重要的理論和指導意義。 錢前告訴《中國科學報》，植物株型是一種非常複雜的農藝性狀，是影響作物產量的主要因素之一。
  • Nature Methods:楊輝等發布新一代高精度單鹼基基因編輯工具
    中科院神經所報導CRISPR/Cas9的衍生工具DNA單鹼基編輯技術可以在不切斷DNA雙鏈的情況下實現單核苷酸的定向突變，為單鹼基突變引起的遺傳性疾病的治療帶來了希望，自2016年首次報導以來受到了廣泛的關注。
  • 特別梳理|基因編輯進入了新時代
    然而，如果基因編輯工具要用在人身上，許多障礙依然存在，包括基因編輯的準確度，以及如何安全地將其遞送到體內。David Liu承認，「人體基因編輯還處於起步階段。」鹼基編輯器如何工作的？一年後，David的團隊開發了腺嘌呤鹼基編輯工具，可逆向改變鹼基的類型（詳見BioArt報導：Nature長文發表基因編輯最新成果——無需切割DNA也能自由替換ATGC）。明尼蘇達大學的HHMI研究員Reuben Harris說，鹼基編輯器融合了兩種功能強大的蛋白質，創造了基因編輯的新方式。
  • 控制生菜結球的基因首次克隆成功—新聞—科學網
    葉球是多基因控制的數量性狀，且容易受環境影響，進而造成其遺傳研究困難，此前未成功克隆葉球形成的遺傳調控基因。 該研究對結球生菜與不結球生菜雜交的F2群體進行遺傳分析，通過圖位克隆的方法獲得一個控制生菜結球的主效QTL。該基因是一個與玉米KN1同源的基因——LsKN1。相關實驗驗證了該基因對結球的調控作用。
  • 基因編輯的技術審思,我們離基因編輯實用化還有多遠?
    文/陳根基因編輯是當下生命科學領域的理論前沿與研究熱點，近二十年來基因編輯得到了迅猛發展，特別是新技術的發現，不僅重新定義了生物學研究邊界，更是引起了生物醫學研究領域的大變革。
  • 韋火新著《出殼時代》出版發行—新聞—科學網
    進入21世紀以來，人口迅速膨脹、資源過度採攫、生態環境惡化等全球性問題越來越突出，然而近年來人們在解決這些新問題的過程中猛然發現，更可怕的危機不在於發展得太快、太急，而是發展出現了停滯趨勢。
  • 世界首例肌肉生長抑素基因編輯湖羊誕生,可提高湖羊產肉能力
    1月5日，記者從江蘇省農科院獲悉，該院畜牧研究所利用基因編輯技術，獲得世界首例肌肉生長抑素（MSTN）基因編輯湖羊。近年來，我國羊肉消費量逐年增加，但是羊肉產量卻不能滿足消費需求。據統計，2019年，國內羊肉消費量達到527萬噸，與上年相比增加3.9%，而羊肉產量為488萬噸，僅比上年提高2.6%。