重组DNA的研究新进展

本世纪70年代初,美国科学家S. Cohen和H. Boyer等首次在体外成功地组建了具有生物功能的重组质粒,1974年,Morrow等将第一个真核基因即瓜蟾rRNA基因导入大肠杆菌,获得克隆,标志着重组DNA(rDNA)研究的开始。rDNA技术,是在试管内用酶及其他物质使不同物种间的DNA分子彼此结合,然后导入细胞内令其行使功能的技术。它涉及五个方面:1)DNA特异的剪切技术——获取目的基因;2)核酸分子杂交技术——鉴定未知核酸分子;3)DNA的分子克隆——目的基因的扩增;4)DNA顺序测定——确立基因的精细结构和功能的关系;5)目的基因的表达——产     

基因设计者

1980年斯坦福大学的斯坦雷·科恩(StanleyCohen)博士和加州大学旧金山分校的赫伯特博耶(Herbert Boyer)博士根据美国联邦最高法院一次破天荒的决定,取得一项异乎寻常的专利。这项专利涉及到“制备生物学方面功能分子的重组体的流程。”1973年科恩和博耶就已经把异体基因引入细菌体内,并产生一个新的和独特的生命形态,人类有史以来第一次两种互不相干的基因物质(另一种是病毒)在实验室获得组合。事实上,这是第一个成功地重组DNA或“基因拼接”试验。科恩把这种新的细菌叫做““DNA重组体”,在此之前只在神话中听说有长着狮子、蛇和山羊脑袋的三头怪兽。     

2013年值得关注的几个领域

1.单细胞DNA测序 随着微流控技术和罕见细胞分离技术的进步,以及对这类棘手单基因组破译能力的提高,单细胞DNA测序研究在2012年悄然崛起,并有望在2013年获得重大突破.更令人兴奋的是,通过对单个完整细胞的研究,有望进一步提升对脑细胞是如何工作的了解.在新的一年中,单细胞测序的应用前景广阔,或可更多地揭示肿瘤内癌细胞及细胞内基因副本的差异,包括产前检查等应用技术也有望取得持续进展.     

科学家破译第一批海洋细菌基因

研究人员成功地破译了生活在海洋中的细菌的第一批基因,这些DNA能成为解释光合作用器官功能机理的关键,使我们扩大关于地球碳循环的概念。负责这项研究的马萨诸塞理工学院     

人类基因疗法监管的下一阶段

正美国国立卫生研究院(NIH)和美国食品药品管理局(FDA)在人类基因疗法的安全有效性方面发挥了关键作用。如今,我们将提出新的目标,以促进这个快速发展领域的进一步发展。大约50年前,在DNA重组技术取得最初突破性进展的同时,人们首次认识到了直接改变人类基因的潜力。在对这项技术的伦理、法律和社会影响进行激烈的讨论之后,NIH就这一技术进行了多次会谈,并于1974年建立了基因重组咨询委员会(RAC)。RAC的使命是为NIH主任提供涉及核酸的新     

酶的研究与生命科学(三):分子生物学酶的发现和应用

20世纪下半叶,分子生物学取得迅猛发展,分子生物学酶的发现和应用在其中发挥了巨大的推动作用。DNA聚合酶、RNA聚合酶、逆转录酶、限制性内切酶和端粒酶等的鉴定和功能阐明拓展了对许多生命现象的理解和认识。这些酶的应用还衍生出重组DNA、桑格酶法测序和聚合酶链式反应等技术,在基因操作、DNA测序和扩增等方面具有广泛应用。通过介绍分子生物学酶的研究历程展现了酶的发现和应用对当代生命科学研究仍有重要意义。     

生命的螺旋

DNA双螺旋结构的发现开启了现代生物学的新篇章。60年来,分子生物学领域呈现出一片繁荣景象:分子遗传学、分子免疫学、细胞生物学以及各种组学新学科不断涌现,包括内含子和基因碎片、限制性内切酶遗传图谱方法、微阵列、DNA测序、人类基因组计划等一系列重大科学进展令生物学家们印象深刻。此外,转基因技术在1983年实现突破,合成生物学也于2003年被定义,一场以生物技术为先导的工业     

人类基因组研究：人类认识自身的跨世纪工程

人类基因组计划(HGP)是当今医学和生物学领域的一项巨大工程。通过遗传连锁图谱分析、物理图谱分析和大规模DNA测序来完成人基因组3×10~9碱基对全部核苷酸的顺序分析,从而为进一步的基因识别奠定基础。其最终目的是要研究人类基因组约10万个相关基因及其结构、生物学功能,这将为阐明人类单基因遗传病和多因素的多基因疾病的发病机制和防治方法提供重要的依据,并对全球生命科学的发展起巨大的推动作用。     

我和我的基因组

2002年,在耗资30亿美元的人类基因组计划(HGP)完成之前,一些生物学家就开始谈论一个话题:仅仅花费1000美元,就能对任何个体的完整基因组进行测序.然而随着DNA测序日益廉价和快速,迄今我们还没有达到预定目标:用目前的方法,人类基因组中仍有大约十分之一的基因无法测序.     

基因转移的开端

利用重组DNA转移植物之间的基因可以最终改变地球的面貌。卡尔金(Calgo脱)有一研究小组报告了将细菌基因引入烟草植物使之产生抗蒙桑托(Mon阻Ilt。)除劳剂草甘磷能力的情况。罗伯·富莱里(Rob Fraley)也报道了类似的结果;但用的是植物基因,引入西红柿以及烟草和矮牵牛属植物。草甘磷是一种无选择性的除荞剂,它既能除去杂草也能除去农作物故只能用于廓清。在农作物中容许有     

基因结构:更加惊人的发展

有关基因表达的知识大多来自诸如细菌之类简单的原核生物的研究。这些细胞的基因表达过程比较简单。首先一只基因的DNA拷贝成一种对应的信使RNA分子(mRNA);然后,mRNA决定蛋白质的合成,这种蛋白质作为细菌的一种酶或结构组份行使它的功能。但是,高等生物的真核细胞远比细菌复杂,因此,对于那些从事研究真核细胞遗传信使表达的人员来说是事倍功半。现在情况正在起变化。研究人员从揭示真核细胞基因表达的奥秘所作出的努力中开始看到了一些进展。他们发现的情况,显然不同于已了解的细菌基因的表达过程。一些研究人员最近发现,真核细胞的许多基因     

外源基因在植物中表达的策略：工程病毒的潜在使用

高等植物基因转移技术的发展已经导致了植保工作的重大进步,同时促进了DNA重组技术的应用.除了植物基因工程外,植物生物工程学者们对利用植物病毒来表达外源基因的可能性引起了兴趣.然而,必须指出的是,谙熟所使用的工程病毒的组成是一项重要的安全问题.     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

与生物化学家保罗·伯格对话--生物学家应该支持干细胞研究

美国斯坦福大学的生物化学、荣誉教授保罗·伯格(PaulBerg),曾因研究操纵基因重组DNA分子而荣获1980年诺贝尔化学奖。在20世纪70年代初期,他将两种不同物种的基因通过剪切后拼接在一起,人工构成了世界上第一个重组DNA杂交分子。现在这项技术已成为遗传学和生物技术工业的支柱。伯格还在同一时期领导了一场不同寻常的运动并取得了巨大成就:科学家们自愿暂停了某些重组DNA的实验,直至他和他的同事们达成了协议——务必使经过生物工程改造的生物体释放到环境中的风险降到最低。不久前,《Discover》杂志的记者大卫·邓肯(DavidDuncan)采访了保罗·伯格,以下这次访谈的内容。     

乙型肝炎病毒DNA的克隆及其在猴肾细胞中的初步表达

自从乙型肝炎病毒(HBV)基因克隆成功以后,人们开始用重组DNA技术来解决HBV或其表面抗原(HBsAg)在培养细胞中的表达问题,并已相继取得进展。我们克隆了     

基因测序、基因治疗与精准医疗

正精准医疗的概念是建立在大规模基因组测序和分析的基础上的。基因是生命的密码基因是DNA上的功能片段。根据生物科学的中心法则:基因指导蛋白质合成,蛋白质实现生命活动。基因是遗传物质,生物世代繁衍传递的是DNA,因此可以说,地球生物的繁荣,本质上是DNA的多姿多彩的演绎。通过研究各种生物基因组的序列,我们就能知道草履虫与人是在13亿年前分离的;人是由300~400万年前的一种猴子进化而来的;人类     

作物改良中的基因转移

几十年来,植物种间的基因转移,在作物改良中发挥了巨大的作用。已把某些野生植物所具有的诸如抗病虫害和抗倒伏等有用特性转化到了栽培作物中;重组DNA技术大大扩大着益于作物改良的遗传信息;基于重组DNA的基因转化系统,对于几种作物的改良是很有效的,并正在研究用于其他作物种;配合应用传统的和最新的基因操作技术,将会更有助于作物改良     

一种简单易行的重组方法——三引物PCR法

报道了一种不需要限制性内切酶和连接酶的重组DNA方法－三引物PCR法（TP－PCR），TP－PCR反应体系中有2种模板和3种引物，从而在同一个反应体系中产生一个重组DNA分子，这种方法的主要优点是快速，高效且不依赖连接片段的限制酶位点，用这种方法已成功构建了融合蛋白基因－sck基因。     

基因决定线虫的性倾向

线虫是一种身长仅1毫米的微型虫，生活在土壤中，以吃细菌为生。一项新研究发现，只要闭合线虫脑中的一个开关，就可以改变线虫的性倾向。线虫的性别由其DNA中包含的染色体决定。假如是一条雄性线虫，则其体内的所有细胞（包括脑细胞）都是雄性的。科学家无法改变线虫的性别，但却能通过控制线虫的基因来愚弄线虫的神经细胞，使线虫的行为方式异性化。     

重组DNA在诊断中的应用

现在,已实现了用重组DNA技术作为常规诊断工具。在科学研究中使用基因探针虽已有多年历史了,但把重组DNA技术扩大应用于大量样品的检测,并使这些分析程序成为医院、分析单位和商