CRISPR-Cas9技术发展史:25年的科学历程

CRISPR-Cas是一种重要的原核生物获得性免疫系统。CRISPR序列可转录并加工为非编码RNA——cr RNA,而Cas利用其DNA核酸外切酶完成RNA介导的靶DNA剪切,从而抵御噬菌体和质粒等DNA的入侵。在这一系统基础上改进并发明目前生命科学领域广泛应用的CRISPR-Cas9基因编辑技术。通过对CRISPR序列发现、结构命名、功能预测、实验证实、机制研究和系统改进等的描述,以期能对CRISPR-Cas9技术的诞生过程有一个全面的了解。     

最初的酶是蛋白质,还是核酸?

生命由三个要素构成。第一,生命同外界之间具有境界膜。生命存在于为这境界膜所隔离的微小环境下。现在的生物细胞膜组成以脂质和蛋白质为主。第二,生命具有自我复制能力,即具有产生的后代同自己相似的自我保存能力,这功能基于DNA携带的遗传信息。第三,生命具有自我维持功能,换句话说,就是能进行代谢活动。在现在的生物中,合成核酸和蛋白质的顺序是: DNA 转录 RNA 转译蛋白质这就是著名的中心法则。现有的生物都以这样的顺序从DNA生物合成(转录)RNA的,但最近有人认为在最初生命诞生时不用DNA、而是以RNA作为遗传信息体的。其根据有以下几个方面:1.各种RNA(如mRNA、rRNA、tRNA等)同蛋白质的生物合成关系密切,同DNA则无直接联系;2.DNA是RNA糖部分2’-OH的还原,就是说可以从RNA进行生物合成;3.DNA的生物合成过程中需要短链RNA引物;4.小病毒的遗传物质是RNA,大病毒是DNA;5.RNA病毒的逆转录酶也许是留有从RNA到DNA过渡期痕迹的化石;6.NAD和FAD那样的RNA诱导体作为辅酶参与酶作用;7.在前生物合成系统中,低聚核糖核苷酸比低聚脱氧核糖核苷酸更容易被合成;8.在RNA中有的具有酶作用,等等。     

新冠病毒核酸能否整合到人体基因组上？

<正>部分新冠感染病人康复数周或数月，并严格排除重复感染后，进行核酸检测时，结果仍呈阳性。于是，有研究者提出假设：新冠病毒（SARS-Co V-2）入侵机体并感染细胞后，其RNA被逆转录成DNA，并能整合到人体细胞的基因组上。如果该逆转录和整合的科学假说成立，这便能回答为什么有康复者的核酸检测反复呈阳性。     

RNA剪辑——是一种新的遗传现象吗?

关于遗传信息被编码在核酸(DNA或RNA)内、并以单向流动的方式确定蛋白质的主要氨基酸顺序的理论,自开始形成以来,在基本概念上未被怀疑过.可将RNA转录成DNA的逆转录酶,无疑是在信息流通道中附加了一条有趣的回径.而RNA酶的发现,可以说是概念上的较大变化,但并没能动摇信息流理论的基础.     

向生物小分子进军

随着人类基因组计划和人类蛋白质组计划的实施，从科学家到普通民众，都对生物体中的生物大分子——核酸和蛋白质的重要性有了深刻认识。核酸和蛋白质是生命的物质基础和功能基础。然而，对生命体中的各种化学小分子也不应该忽略。首先，小分子是生物大分子的基本“砖块”，如DNA和RNA是由成千上万的碱基和核糖连接而成的，蛋白质则通常由几十到数百个氨基酸组成。     

气功外气对核酸溶液紫外吸收影响的观测

《气功外气对核酸溶液紫外吸收影响的观测》一文研究了气功外气对小牛胸腺DNA及酵母RNA的作用。     

DNA诊断—分子技术的应用

分子生物学领域的成就,已改变了人们对有关人类疾病许多方面的认识。发展中的在核酸水平上对病因进行分析的DNA诊断技术,不久的将来就会对遗传病、癌病及感染病有关的DNA和RNA进行自动、快速、简便的分析。DNA诊断技术还将促进识别出生时关系疾病的基因,从而为寻找新的防治药物创造了机会 DNA诊断的主要内容是:(1)确定相关疾病的核酸顺序;(2)发展对个别病人中的这类顺序进行监测的     

2012最热门的10大新技术

现代文明的发展离不开科学技术的进步,不断更新的技术逐渐改变了世界的发展进程。以下就是《科学美国人》评选出的2012年最热门的10大新技术。人工合成核酸生物传递遗传信息的主要物质是核酸,其中包括核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。能否人工合成核酸来帮助生物传递遗传信息?英国研究人员菲利普·霍利格尔等人认为是可能的,因为他们已经合成了可以像DNA那样传递遗传信息的X核酸(XNA)。XNA中的X是不确定的意思,表明XNA并非一种核酸,而是一类核酸。目前,研究人员已经合成的XNA有6种,它们分别是HNA、CeNA、LNA、ANA、FANA和TNA。     

地球生命起源之谜 地球生命源自太空?

“黑色烟雾”或许解答了蛋白质形成的可能过程,但核酸的来源却无法解释,科学家估计在地球形成蛋白质的同时,太空中其他星球已经出现了核酸的片断,并随着陨星陨落到了地球,二者结合在一起,进而在地球上产生了第一代可以繁殖的生命物质。为此,科学家需要了解能使不同生命要素——蛋白质、核酸（DNA、RNA）、糖等相互结合的外部环境条件是什么;究竟是什么样的作用力促使它们相互结合在一     

复杂的RNA与复杂的基因组

根据分子生物学的“中心法则”(central dogma)．遗传信息在几乎所有生物体内都是从DNA传递到RNA，然后再从RNA流向蛋白质。显然，RNA是一座“桥梁”，负责DNA和蛋白质之间信息的流通。在这个过程中，首先是将基因组DNA上的基因信息“复写”到一种称为mRNA的RNA分子上，然后再将mRNA含有的基因信息“翻译”为构成蛋白质的氨基酸序列。     

新型核酸相减杂交用载体及其杂交效率

核酸分子杂交广泛用于特定序列的核酸的检验、纯化,尤其用于基因或其表达产物的分离、纯化和在基因组上的定位等方面.从各种组织和细胞系中选择群特异的(分化表达的)核酸种类的杂交,即相减杂交,它在肿瘤分子生物学和抗癌基因的研究中是一种非常重要的研究工具.目前使用的相减杂交技术都是在液相进行两群DNA,或一群DNA与另一群RNA(其中含待分离的群特异DNA的称为靶[target],而用于除去同源序列的DNA和RNA称为推动剂[driver])的杂交,使具同源序列的核酸形成杂合双链.然后用不同方法除去双链核酸,在溶液中留下未杂交的单链核酸.这些方法包括:(1)羟基磷灰石柱层析,(2)用生物素标记的推动剂去与靶杂交,再向反应液中加入链霉菌生物素结合蛋白,然后用酚抽提.然而,这两种方法存在的缺点妨碍了它们的使用,或者效率不高(如(1)),或者试剂价格较昂贵,步骤较多(如(2)).对-β-硫酸酯乙砜基苯胺(SESA)是活性染料合成的中间体,国内已大量生产.我们曾经用它制备过对-重氮苯砜乙基纤维素纸(DBSE纸)共价固定核酸进行固相杂交,取得了满意的结果.因此我们考虑用SESA作偶联剂,把推动剂共价固定在易于分离的高分子载体上,再与靶杂交.我们制备了对-氨基苯砜乙基葡聚糖凝胶(ABSE-Sephadex,固相载体)和对-氨基苯砜乙基糖原(ABS     

恙虫病立克次体引起宿主细胞的组织化学变化

研究恙虫病立克次体引起宿主细胞代谢改变的情况,有利于进一步阐明恙虫病的发病与免疫机制。我们以组织化学方法,观察恙虫病立克次体感染兔睾丸单层细胞后,引起核酸染色改变的情况。兔睾丸单层细胞的制备及感染方法基本上按照过去本实验室所报导的方法,但于接种细胞的小试管中预先放入一块小玻片,在感染后第4、8、12、16、20日,各取一组玻片进行RNA(甲基绿-吡咯红)及DNA(Feulgen)染色,同时以正常细胞作对照,并以RNA及DNA酶处理,来证明核酸染色的     

核酸,能否主宰我们生老病死

人们在发现核酸之前,曾认为蛋白质是生命的基础,因为生命活动中的新陈代谢、免疫功能等,都是通过蛋白质的不同作用体现出来的.然而,当人们发现核酸以后才知道,在复杂的生命活动中,需要合成哪些蛋白质来参与新陈代谢或免疫功能,是根据带有遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)所发出的指令,由核糖核酸(RNA)具体参与合成过程来完成的.     

揭开真核细胞转录的奥秘

2006年度诺贝尔化学奖授予美国科学家罗杰·科恩伯格（Roger D．Kornberg）教授，以表彰他在研究真核细胞转录分子机制中做出的卓越贡献。存储在基因中的遗传信息如何被“阅读”转录，又如何被“翻译”生产为蛋白质，是研究生命活动的中心问题。科恩伯格在分子水平向人们展示了真核细胞从DNA（脱氧核糖核酸）到RNA（核糖核酸）转录过程的详实图片。     

生物体遗传物质主体的演化现象

长期以来,人们认为RNA只是遗传信息表达过程的中间环节,它主要担负着把遗传信息由DNA传递给蛋白质的使命。由1970年F.H.C.克里克修正的中心法则也可明显地看出在细胞的生命活动中两类生物大分子核酸和蛋白质的联系和分工:核酸的功能是储存和转移遗传信息,指导和控制蛋白质的合成;而蛋白质的主要功能是进行新陈代谢活动和作为细胞     

核糖体蛋白质对信使RNA的选择性

生命的两大支柱蛋白质和核酸是生命的两大支柱。脱氧核糖核酸(DNA)以密码的形式记录着遗传信息,负责传种接代。然而它所记录的只是密码,就和电报纸上的数字密码一样,并不直接表达电报内容,读起来索然无味。DNA密码必须经过转录(分子遗传学借用转录一词,来表示由DNA密码转抄成核糖核酸(RNA)密码)和翻译(分子遗传学借用翻译一词,表示将RNA密码翻译成蛋白质)的过程,就如同把电码译成电文那样,才能把那份电报的内容表达出来。DNA链、RNA链上的密码子顺序和蛋白质多肽链上的氨基酸顺序严格对应。生物界种类繁多,千变万化。但生物的一切性状,     

用暗场电镜技术观察DNA分子的超螺旋结构

随着拓扑异构酶的发现和深入研究,人们越来越多地注意到双链DNA分子的超螺旋结构在DNA复制、RNA转录甚至可能在基因表达调控中的重要生物学意义。虽然对于小分子环状DNA,可以通过密度梯度离心的方法分离,进而可经凝胶电泳把超螺旋数不同的分子区分出来,并推算出每个分子的超螺旋数,但核酸电镜技术可以给出更为直观的超螺旋分子的图象,与生化研究手段互相补充,互相印证,从而成为研究超螺旋DNA分子的重要实     

家蚕细胞质多角体病毒的以双链RNA为模板的RNA复制酶的分离与重组

昆虫的细胞质多角体病毒是双链RNA病毒群中的成员之一。细胞质多角体病毒含有10双条链RNA基因和核酸复制酶。文献[2]已报道了核酸复制酶可以以基因一复制酶的形式分离出来。核酸复制酶含有三种蛋白亚基,表现了较高的RNA多聚酶和转甲基酶活力。     

核糖体被RNA N-糖苷酶失活以后的活力恢复

核糖体失活蛋白(RIP)是一类专一作用于核糖体RNA(rRNA)而抑制蛋白质生物合成的核毒素(Ribotoxin),其作用机理可分为核酸水解酶(如α-sarcin)及RNA N-糖苷酶两种类型(如Ricin A-链)。在大鼠肝核糖体28S RNA的4786个核苷酸中,RNA N-糖苷酶     

蛋白质核酸分子在固体介质中能形成专一结合的复合物

为阐明生命活动的一些基本过程,如DNA复制、重组及基因调控等,归根结蒂,需要对蛋白质核酸的相互作用有详尽的了解。近年来用凝胶电泳定量研究蛋白质核酸的相互作用已有重大突破,所用方法非常灵敏,蛋白质和核酸的浓度只需10~(-12)—10~(-14)mol/L。其基本原理如下:一般先将有关的DNA片段用放射性同位素标记,然后用它与细胞抽提物混合,细胞抽提物中能与DNA专一结合的蛋白质就与DNA形成蛋白质核酸复合物,它在凝胶电泳中