基因组编辑技术研究进展

利用基因组编辑技术可以对生物基因组特定位点进行人工修饰,研究相关基因的功能,进而应用于基础研究和临床治疗方面。序列特异性的DNA结合结构域与非特异性的DNA修饰结构域组合而成的人工酶是基因组编辑工具的重要组成部分。主要介绍了锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、归巢核酸内切酶(Meganucleases)和成簇间隔短回文重复(CRISPR)4种基因组编辑技术的特点、原理、构建方法及应用,为相关的研究和应用提供参考。     

酿酒酵母基因编辑技术研究进展

酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae是代谢工程中最重要的宿主之一,先进的基因编辑技术已经被广泛应用于酿酒酵母细胞工厂的设计和构建。随着基因编辑技术的飞速发展,早期基于重组酶和同源重组的基因编辑技术逐渐被新型基因编辑系统所替代。文中对酿酒酵母基因编辑技术的原理和应用进行了总结,包括经典的酿酒酵母基因编辑技术,基于核酸内切酶的MegNs、ZFNs和TALENs等基因组编辑系统,最后介绍和讨论了基于CRISPR/Cas系统、异源代谢途径多拷贝整合和基因组规模基因编辑的最新研究进展,并对酿酒酵母基因编辑技术的应用前景和发展方向进行了展望。     

CRISPR/Cas9:基因编辑的新时代

基因编辑技术是通过核酸内切酶对基因组DNA进行定向改造的技术,可以实现对特定DNA碱基的缺失、替换等,常用的四种基因编辑工具分别是:巨型核酸酶、锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶以及CRISPR/Cas9系统。其中CRISPR/Cas9系统作为一种新型的基因组编辑技术具有组成简单、特异性好、切割效率高的优点。该文对CRISPR/Cas9系统的结构组成和功能机制,动植物基因靶向编辑和人类在遗传性疾病、病毒感染性疾病以及肿瘤方面进行综述,旨在对CRISPR/Cas9系统的现状和发展进行总结和展望。     

CRISPR-Cas9系统在疾病模型中的应用

规律成簇间隔短回文重复（CRISPR）及相关核酸内切酶（Cas）系统是最近发现的一种关于RNA指导核酸内切酶的基因编辑技术,这一技术的发现促进了生物学和医学研究的发展。CRISPR-Cas9系统的简便性使其广泛应用于细胞基因组编辑、动物模型的构建及疾病模型的基因治疗。现就CRISPR-Cas9系统的结构特点、作用机制及应用进行了综述。     

微生物基因功能的研究策略与方法

微生物基因功能的研究对于揭示微生物生命活动的规律及其在食品发酵、医药卫生、工农业生产等领域的应用机制具有重要意义。经过数十年的发展,微生物基因功能的研究方法已经从传统的同源重组技术发展到基于核酸内切酶的高效打靶技术,将微生物基因功能的研究推向了新的高度。文章就微生物基因功能的研究策略及常用方法做一综述,主要包括生物信息学方法预测、基因表达谱分析、基因敲除技术、基因敲入技术、基因沉默技术和基因编辑技术等。     

作用于cip-cel mRNA的核糖核酸内切酶的鉴定

【目的】本研究以革兰氏阳性细菌解纤维素梭菌(Ruminiclostridium cellulolyticum)为研究对象,筛选作用于纤维小体编码基因簇cip-cel mRNA的核糖核酸内切酶。【方法】通过对预测的4个假定编码核糖核酸内切酶基因进行基因敲除、体内过表达、体外过表达和活性分析等方法,分析它们对cip-cel mRNA剪切位点的剪切能力。【结果】敲除rnc和rnj基因,对cip-cel mRNA剪切没有任何影响;体内过表达RNase时能够加速cip-cel mRNA的降解,而过表达RNase G时,则结果与野生型对照菌株无异;RNase G基因rng和RNase Y基因rny的体外活性鉴定分析,发现RNase G对体外转录的包含cip-cel mRNA剪切位点的RNA没有作用,而RNase Y能够对其进行剪切和降解。【结论】RNase Y是能够作用于cip-cel mRNA的核酸内切酶。该研究结果对理解革兰氏阳性细菌核糖核酸内切酶的作用机制,及其在转录后水平的调控基因差异表达等方面具有重大意义。     

CRISPR⁃Cas9技术在植物次生代谢物生产中的研究进展

基因编辑（gene editing）技术可以对目的基因进行定点插入、敲除和置换。基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术是继锌指核酸酶和转录激活样效应物核酸酶之后的第3代基因编辑技术。近年来,CRISPR-Cas9系统作为研究的热点被广泛应用于医学、药学、植物学、动物学和微生物学等领域,但其在植物次生代谢物领域的应用还处于探索时期。阐述了基于CRISPR-Cas9基因编辑技术的发展历程、工作原理和几种常用的基因编辑方法及其应用实例,总结了CRISPR-Cas9技术在对植物次生代谢产物研究方面的应用。利用CRISPR-Cas9系统可对植物基因组进行定点敲除、突变和插入,以达到提高植物次生代谢物含量、改良作物品质和提高植物抗性等目的。该技术已在植物次生代谢物生物合成关键酶基因的编辑等方面显示出越来越重要的作用。     

封面说明

正miRNAs是一类长约18~22 nt的小分子非编码RNA,能调控转录后的靶基因表达。基于CRISPR/Cas系统介导的基因组定点编辑技术已广泛应用于基因敲除、单碱基编辑与基因激活和抑制表达等,该技术也能用于靶向编辑miRNA。然而,miRNA前体长度较短,在miRNA前体中,是否含有适用于不同基因组编辑核酸内切酶且特异性高的sgRNA还未被系统研究。为了依据不同miRNA前体的序列特征,灵活采用不同类型     

粗糙脉孢菌C2H2转录因子家族基因敲除突变体产纤维素酶筛选分析

丝状真菌的木质纤维素水解酶基因的表达很大程度上受到转录水平的调控,对纤维素酶系调控转录因子的研究对提高纤维素酶的产量具有重要意义。为了挖掘纤维素酶表达新调控基因,本研究对粗糙脉孢菌锌指转录因子C₂H₂家族的57株基因敲除突变株在以2%结晶纤维素为唯一碳源的培养条件下进行产纤维素酶水平分析筛选。通过测定发酵液的蛋白、内切β-1,4-葡聚糖酶酶活、外切纤维素酶酶活、β-葡萄糖苷酶酶活、木聚糖酶酶活及生物量,发现突变株L-38、L-85、L-40、L-64、L-99、L-07、L-86在蛋白水平及内切β-1,4-葡聚糖酶酶活水平均比野生型有25%-77%不等的显著提高,而突变株L-87、L-06在蛋白水平及内切β-1,4-葡聚糖酶酶活水平均比野生型有65%-80%不等的显著降低。这些纤维素酶新调控基因的获得为后续相关表达调控的研究提供了新素材。     

基因编辑技术最新研究进展

基因编辑是一种对基因组及其转录产物进行定点修饰、定向敲除或插入目的基因的基因编辑技术。近年来,基因编辑技术发展日新月异,不仅极大的推动了基因功能研究进程,同时为人类遗传疾病的治疗带来了曙光。综述了CRISPR/Cas9、CRISPR/Cpf1、Ago/g DNA和SGN等技术的作用原理、优缺点、应用等,以期为相关领域的研究提供参考。     

化繁为简——植物多基因编辑体系的优化

多基因编辑技术对于基因家族和通路的研究以及作物改良具有十分重要的意义。利用CRISPR-Cas系统在植物中进行多基因编辑需要同时表达Cas基因和多个sgRNA,组成一个多转录元件系统。为了简化多基因编辑体系,人们利用RNA自剪切工具和植物内源的RNA加工机制把多转录元件改造成双转录元件和单转录元件。该文介绍了植物多基因编辑体系由繁至简不断优化过程中的经典案例,同时对存在的问题及发展的方向进行讨论。     

CRISPR/Cas基因编辑技术及其在作物育种中的应用

CRISPR/Cas基因编辑技术在植物基因功能研究和作物遗传改良方面具有重要应用价值,其主要依赖gRNA引导核酸内切酶在目标基因组位置产生双链断裂（DSBs）,DSBs在通过非同源末端连接（NHEJ）或同源重组（HDR）方式进行修复时,会引起靶标位置核苷酸序列的缺失、插入或者替换,从而实现基因编辑。介绍了CRISPR/Cas基因编辑技术的作用机理及发展趋势,并对CRISPR/Cas技术在主要粮食及经济作物育种中的应用进展进行了总结,以期为农作物育种提供有益的参考。     

CRISPR/Cas9技术在感染性疾病中的应用

成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9〔clustered regularly interspaced short palindromic repeat(CRISPR)/CRISPR-associated protein 9(Cas9),CRISPR/Cas9〕是一种新兴的基因编辑技术,与以前的三大基因编辑技术——归巢核酸内切酶、锌指核酸酶和转录激活因子样效应物核酸酶技术相比,其在靶向特异性、操作简便性、治疗彻底性、应用广泛性等方面具有更大的优势和发展潜力。艾滋病、乙型肝炎、疟疾等感染性疾病的治疗一直是医学上的重大难题,科学家正努力尝试利用CRISPR/Cas9技术解决这些医学难题。本文主要综述了CRISPR/Cas9技术在这些感染性疾病中应用的研究进展。     

转录因子AP-4基因真核表达载体构建及表达分析

本研究利用生物信息学分析AP-4与胃癌患者临床病理信息的相关性,根据GenBank中人AP-4基因cDNA序列设计并合成特异性引物,以胃癌细胞总RNA逆转录的cDNA为模板,利用高保真酶扩增AP-4基因CDS (Coding DNA sequence)序列并构建入pcDNA3.1+载体,并通过限制性内切酶酶切分析和测序法进行进一步验证;脂质体法将AP-4重组表达载体及对照pcDNA3.1+载体转染胃癌细胞,qRT-PCR(Quantitative real time polymerase chain reaction)和Western blotting检测分别检测AP-4在m RNA和蛋白水平的表达。生物信息学分析发现,AP-4的表达与胃癌分期及预后显著相关;酶切及测序分析表明,转录因子AP-4真核表达载体构建成功,并能够在胃癌细胞中实现转录和蛋白水平的高效表达。此研究为深入研究转录因子AP-4在胃癌等肿瘤发生发展中的作用及分子机制奠定了基础。