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综述:第三代新型基因编辑技术
Highlights基因编辑技术自2013年CRISPR-Cas系统问世后迎来爆发式发展。第二代编辑器如2016/2017年开发的碱基编辑器(BEs)和2019-2024年间多样的引物编辑器(PEs)部分解决了PAM序列依赖性和双链断裂(DSBs)问题。而2019-2025年涌现的第三代技术——包括逆转录子介导的基因组编辑系统(REGES)、基于转座酶的CAST/OMEGA系统、PASTE/PASSIGE整合技术,以及seekRNA和bridgeRNA等——通过非编码RNA引导和定点整合机制,实现了更精准的长片段编辑。Abstract当前主流的CRISPR-Cas技术虽已培育出水稻小麦等基因编
来源:TRENDS IN Biotechnology
时间:2025-07-30
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光控二元相互作用工具PhoBITs的工程化设计及其在生物医学中的应用
在生命科学领域,如何实现对蛋白质功能的精准时空调控一直是重大挑战。传统光遗传学工具如LOVTRAP、iLID等虽已广泛应用,但其较大的分子尺寸常干扰宿主蛋白功能,且缺乏模块化设计灵活性。来自德州农工大学健康科学中心的研究团队另辟蹊径,从大肠杆菌蛋白降解机器中发掘出仅含7个氨基酸的ssrA肽段及其结合伴侣sspB,通过创新性工程改造,开发出具有双向调控能力的光诱导二元相互作用工具PhoBITs,相关成果发表在《Nature Communications》上。研究主要采用四种关键技术:1)基于深度突变扫描的ssrA/sspB亲和力优化;2)LOV2和CRY2光敏结构域的多位点融合策略;3)整合线粒
来源:Nature Communications
时间:2025-07-30
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NK细胞与急性白血病细胞的分子互作机制:KIR2DL5显著抑制NK细胞应答的发现及其免疫治疗意义
自然杀伤(NK)细胞作为先天免疫系统的核心效应细胞,在肿瘤免疫监视中扮演着关键角色。然而在急性白血病治疗中,NK细胞的应答效率存在显著个体差异,这种异质性背后的分子机制长期困扰着研究人员。尤其令人困惑的是,为何某些NK细胞亚群对淋巴系白血病(ALL)表现出强效杀伤,而对髓系白血病(AML)反应微弱?这个问题的答案可能隐藏在NK细胞表面受体与白血病细胞配体之间复杂的"分子对话"中。法国血液研究所(EFS)联合南特大学医院的研究团队在《Journal of Clinical Immunology》发表的重要研究,通过多组学方法系统解析了NK细胞与急性白血病细胞的互作网络。研究人员首先建立了包含20
来源:Journal of Clinical Immunology
时间:2025-07-30
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VDAC2抑制通过释放mtDNA激活cGAS-STING通路增强肿瘤对IFNγ敏感性的机制研究
最新研究发现,线粒体外膜通道蛋白VDAC2(Voltage-Dependent Anion Channel 2)的缺失犹如松开"刹车",能显著提升肿瘤细胞对干扰素-γ(IFNγ)的敏感性。通过CRISPR/Cas9基因编辑技术筛选证实,VDAC2缺失会导致线粒体DNA(mtDNA)释放至胞质,进而激活环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cGAS)-干扰素基因刺激因子(STING)信号通路。这一机制揭示,靶向抑制VDAC2可增强现有抗肿瘤疗法的效果,为开发基于先天免疫激活的新型联合治疗策略提供了重要线索。研究数据表明,VDAC2或将成为肿瘤免疫治疗领域极具潜力的新靶点。
来源:TRENDS IN Pharmacological Sciences
时间:2025-07-30
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C端HaloTag融合显著损害AGO2功能:对RNA沉默复合体研究的启示
引言Argonaute 2(AGO2)作为microRNA诱导沉默复合体(miRISC)的核心组分,在转录后基因调控中发挥关键作用。其功能依赖于N端和C端结构域的完整性,其中C端PIWI结构域含有催化四联体(DEDH)和TNRC6A结合位点。尽管N端标记策略已被广泛应用,但C端标记对AGO2功能的影响尚未明确。本研究利用CRISPaint技术首次在人类A549细胞中构建内源性C端HaloTag融合的AGO2(AGO2HALO),系统评估其功能变化。材料与方法通过CRISPaint系统在AGO2最后一个外显子插入HaloTag序列,筛选获得两个克隆(C5/C10)。采用免疫共沉淀、亚细胞分级、荧
来源:RNA Biology
时间:2025-07-30
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SlPPR138介导的rpoC1 RNA编辑对番茄叶绿体发育的关键作用及机制研究
在植物王国中,叶绿体被称为"绿色工厂",负责将阳光转化为生命所需的能量。然而这个精密工厂的建造过程仍有许多未解之谜,特别是在早期发育阶段的可逆性调控机制。番茄作为重要的经济作物和模式植物,其叶绿体发育异常常导致叶片黄化、光合效率下降等表型,严重影响作物产量。目前已知质体编码RNA聚合酶(PEP)在叶绿体发育中起核心作用,但调控PEP活性的分子开关,特别是通过RNA编辑这一转录后调控方式的精确控制机制仍不清楚。浙江大学农业与生物技术学院园艺系的研究团队在《Horticulture Research》发表了一项突破性研究,发现了一个名为SlPPR138的DYW型PPR蛋白通过调控rpoC1基因的R
来源:Horticulture Research
时间:2025-07-30
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转座子插入CmKNAT2-like2基因破坏甜瓜斑驳果皮形成的分子机制解析
甜瓜作为全球重要的经济作物,其果实外观品质直接影响消费者选择。斑驳果皮作为甜瓜最显著的外观特征之一,其形成机制长期困扰着育种学家。尽管前人研究发现CmMt1和CmMt2两个位点共同调控该性状,但CmMt2的分子身份及其作用机制始终是未解之谜。更令人困惑的是,自然群体中斑纹表型与基因型的对应关系存在明显例外,暗示可能存在未被发现的遗传变异。这些知识缺口严重制约了甜瓜外观性状的精准育种。青岛农业大学园艺学院的研究团队通过创新性的遗传材料设计,揭开了这一谜题。研究者以非斑纹品系'13C'为轮回亲本,分别与野生斑纹材料'PI14'和EMS诱变获得的显性斑纹突变体'S249'杂交,构建了两套互补的遗传群
来源:Horticulture Research
时间:2025-07-30
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红胡萝卜TXH4端粒到端粒基因组解析揭示DcLCYE与DcLCYB1调控番茄红素积累的分子机制
胡萝卜作为全球重要的根茎类蔬菜,其丰富的颜色变异一直是育种研究的焦点。红胡萝卜TXH4是中国西部广泛种植的地方品种,因其优异的贮藏性和抗逆性备受青睐,但其高番茄红素积累的分子机制尚未阐明。随着基因组学技术的发展,构建高质量参考基因组成为解析这一问题的关键。然而,此前仅有两个橙胡萝卜品种("Kurodagosun"和"Nantes")完成T2T基因组组装,红胡萝卜的基因组资源仍属空白。北京市农林科学院蔬菜研究中心(National Engineering Research Center for Vegetables, Beijing Vegetable Research Center)的研究团队
来源:Horticulture Research
时间:2025-07-30
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BELL-KNOX模块qSH1-OSH71通过直接激活OsXTH12木葡聚糖酶调控水稻落粒性的分子机制
水稻作为全球最重要的粮食作物之一,其产量性状的遗传调控一直是研究热点。落粒性是影响水稻产量的关键农艺性状,适度的落粒性既能保证收获效率又可减少田间损失。然而,目前对落粒性分子调控网络的认识仍不完善,特别是关于细胞壁重塑与植物激素协同调控的机制尚不清楚。传统育种中难以精准调控落粒程度,亟需从分子层面解析其调控机制。华南农业大学广东省未来作物精准育种基础研究中心的研究团队在《Plant Physiology》发表研究,揭示了BELL-KNOX家族转录因子OSH71与已知落粒基因qSH1形成调控模块的新机制。研究人员通过酵母双杂交筛选发现OSH71与qSH1存在相互作用,进一步利用双分子荧光互补、G
来源:Plant Physiology
时间:2025-07-30
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综述:CRISPR-Cas系统的近期应用、未来展望与局限性
引言CRISPR-Cas系统从细菌的适应性免疫机制蜕变为基因组编辑的"分子剪刀",其核心在于Cas9蛋白与向导RNA(gRNA)的协同作用。通过靶向诱导DNA双链断裂(DSB),该系统可精确修正致病突变或调控基因功能,效率远超锌指核酸酶(ZFNs)等传统工具。CRISPR-Cas9的分子架构Cas9蛋白由识别(REC)和核酸酶(NUC)两个功能叶组成。REC叶的REC1/REC2结构域负责gRNA结合和构象调节,而NUC叶的HNH与RuvC结构域分别切割目标链和非目标链。PAM序列(如SpCas9的5'-NGG-3')是靶向特异性的关键,通过PAM相互作用域触发局部DNA解旋。DNA修复通路的
来源:Molecular Therapy Nucleic Acids
时间:2025-07-30
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β-发夹基序调控驱动蛋白-2(Kinesin-2)运动性的结构机制及其在纤毛运输中的功能意义
在真核细胞错综复杂的"物流系统"中,驱动蛋白-2(Kinesin-2)家族犹如一支特种运输队,承担着从轴突mRNA定位到纤毛组装等关键任务。然而这支队伍的调度密码始终成谜——为何这类马达蛋白必须形成独特的异源三聚体结构(如Kif3A-Kif3B-Kap3)?又是如何实现"待机模式"与"运输模式"的精准切换?这些问题的答案不仅关乎基础细胞生物学认知,更与纤毛病、胚胎发育异常等疾病密切相关。为破解这一谜题,研究人员展开了一项多学科交叉研究。通过AlphaFold3结构预测,首次在真核生物广泛存在的Kinesin-2尾部发现了一个保守的β-发夹基序(β-hairpin motif)。这个隐藏的"开关
来源:Nature Structural & Molecular Biology
时间:2025-07-30
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甜瓜CmUFO基因新突变体表征及其对花器官发育的调控机制研究
在农业生产中,甜瓜作为重要园艺作物,其产量与花器官正常发育密切相关。然而,关于甜瓜花发育的分子机制,特别是UFO基因的调控功能仍存在认知空白。青岛农业大学园艺学院的研究团队在《Horticultural Plant Journal》发表的研究,通过创新性的遗传学与分子生物学方法,揭示了CmUFO基因在甜瓜花器官发育中的关键作用。研究始于对EMS诱变库的筛选,发现mt116突变体表现出叶片锯齿加深、花萼叶化、花瓣皱缩及雄蕊完全缺失的独特表型。通过经典的孟德尔遗传分析,确认该性状由单隐性基因控制。研究人员突破性地采用MutMap+技术(一种无需回交的突变定位方法),结合dCAPS标记验证,将候选基
来源:Horticultural Plant Journal
时间:2025-07-30
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综述:CRISPR介导的实蝇类害虫种群控制新工程
CRISPR/Cas9原理验证性基因敲除通过胚胎显微注射核糖核蛋白复合体(RNP),研究者首先在地中海实蝇(Ceratitis capitata)中敲除白化眼基因(we),建立表型筛选体系。类似策略随后在橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)和加勒比实蝇(Anastrepha suspensa)中复制成功,靶向基因为酪氨酸羟化酶(th)和黄色基因(yellow),分别导致黑色素合成障碍和体色异常。CRISPR/Cas9基因敲入利用单链寡核苷酸(ssODN)模板,地中海实蝇实现HDR介导的基因标记,为后续构建自限性种群系统奠定基础。在橘小实蝇中,通过引入荧光标记基因构建遗传追踪体系,
来源:Current Opinion in Insect Science
时间:2025-07-30
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葡萄糖受体Snf3p的缺失与改造对酿酒酵母木糖感知和利用的影响机制研究
在生物燃料生产领域,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)因其卓越的发酵能力被视为理想的微生物工厂。然而,这种酵母对木质纤维素水解物中主要成分木糖(xylose)的利用效率远低于葡萄糖,这一瓶颈严重制约了第二代生物乙醇的经济可行性。问题的根源可能在于:当这种非天然底物存在时,酵母细胞无法产生与葡萄糖相当的信号响应,导致代谢途径调控失调。阿根廷国立滨海大学(Grupo de Procesos Biologicos en Ingeniería Ambiental, Universidad Nacional del Litoral)与瑞典隆德大学(Biotechnology a
来源:FEMS Yeast Research
时间:2025-07-30
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基于CRISPR-Cas9多重编辑的鹰嘴豆叶绿素合成通路基因功能解析与农艺性状改良
这项突破性研究聚焦全球重要豆科作物鹰嘴豆(Cicer arietinum),针对其基因编辑效率低的技术瓶颈,创新性地采用多重CRISPR-Cas9系统对叶绿素生物合成通路发起精准打击。科研团队精心设计携带特异性gRNA的载体pTrans_100-Chbio,靶向锁定叶绿素a加氧酶(CAO)和叶绿素合成酶(CHLG)这两个关键酶基因,通过聚乙二醇(PEG)介导的原生质体转化打开基因编辑突破口。测序数据揭示了一连串令人振奋的基因"微手术"成果:原生质体群体中检测到丰富的缺失和碱基插入突变,而后续农杆菌(Agrobacterium)介导的外植体转化则培育出叶片苍白的嵌合体,深度扩增子测序显示这些突变
来源:Functional & Integrative Genomics
时间:2025-07-30
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细菌抗病毒防御新机制:Kiwa膜嵌入超级复合体在噬菌体附着位点的激活
在微生物与病毒的军备竞赛中,细菌演化出了包括CRISPR-Cas和限制修饰系统在内的多样化防御机制。然而,约20%细菌基因组中广泛存在的Kiwa防御系统,其分子机制长期未被阐明。这项发表于《Cell》的研究由纪念斯隆-凯特琳癌症中心(Memorial Sloan Kettering Cancer Center)和南安普顿大学的研究团队合作完成,首次揭示了Kiwa系统通过形成膜嵌入的超分子机器来抵御噬菌体入侵的全新机制。研究采用冷冻电镜(cryo-EM)解析了跨膜蛋白KwaA的两种构象状态(C2和C4对称性),发现其形成中心具有脂质分子结合腔的四聚体结构。效应蛋白KwaB则通过DUF4868结构
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全球银白色葡萄球菌III-A型CRISPR-Cas系统获得机制的流行特征与基因组学解析
全球银白色葡萄球菌III-A型CRISPR-Cas系统的获得机制研究1 引言CRISPR-Cas系统作为细菌和古菌的适应性免疫系统,在抵抗外源遗传元件入侵中发挥关键作用。银白色葡萄球菌(S. argenteus)作为从金黄色葡萄球菌(S. aureus)分化而来的革兰氏阳性菌,其CRISPR-Cas系统仅在少数分离株中存在。该研究首次对来自26个国家动物、食品和人类的368株S. argenteus基因组中的III-A型CRISPR-Cas系统进行系统性分析。2 材料与方法研究团队从NCBI数据库获取370个基因组序列,经去重后分析368株菌株。采用PubMLST平台进行多位点序列分型(MLS
来源:Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
时间:2025-07-29
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综述:活性LDH纳米平台在癌症治疗中的应用:调控程序性细胞死亡的进展
混合DNA纳米孔早期混合纳米孔将DNA折纸结构与固态纳米孔(如氮化硅、石墨烯)结合,通过电压调控实现λ-DNA的传感。Liedl和Keyser团队开发的漏斗形结构可重复对接,而Dietz设计的纳米片覆盖技术能精确控制孔径(18-25 nm)。然而,离子泄漏和电压依赖性变形限制了其稳定性,如Dekker团队发现低盐条件下相对电导率升至0.9,导致信噪比(SNR)下降。垂直插入式DNA纳米孔仿生离子通道设计通过疏水修饰(如胆固醇、卟啉)嵌入脂质膜。Howorka开发的圆柱形纳米孔(∼2 nm)可切换开/关状态,而Simmel的T形结构(4 nm)能检测527 bp dsDNA(停留时间170 μs
来源:Materials Today Bio
时间:2025-07-29
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综述:油棕油酸合成途径的遗传与代谢工程:挑战与未来展望
摘要油棕(Elaeis guineensis)作为全球最高产的油料作物,其油脂中饱和脂肪酸(如棕榈酸C16:0)含量过高易引发心血管风险。通过遗传与代谢工程调控油酸(C18:1)合成途径,开发高油酸棕榈油(HOPO)成为研究热点。HOPO中单不饱和油酸占比达50-70%,显著提升氧化稳定性和营养价值。脂肪酸合成途径植物脂肪酸合成发生于质体(如叶绿体),通过脂肪酸合酶(FAS)与酰基载体蛋白(ACP)协作完成。关键步骤包括:乙酰-CoA羧化酶(ACCase)启动碳链延伸,硬脂酰-ACP脱饱和酶(SAD)将C18:0转化为C18:1,脂肪酸脱饱和酶2(FAD2)进一步生成多不饱和脂肪酸。遗传调控靶
来源:Plant Physiology and Biochemistry
时间:2025-07-29
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埃及伊蚊Vago样基因VLG-1挑战传统认知:揭示其促病毒作用机制
在热带地区,埃及伊蚊(Aedes aegypti)作为登革病毒(DENV)和寨卡病毒(ZIKV)的主要传播媒介,每年导致数亿人感染。传统防控手段因杀虫剂抗性和生态影响受限,而基于蚊虫免疫调控的新型策略亟需突破。长期以来,Vago基因家族被认为是节肢动物中类似哺乳动物细胞因子的抗病毒因子,但其在埃及伊蚊中的功能机制尚不明确。法国巴黎西岱大学(Université Paris Cité)与巴斯德研究所(Institut Pasteur)的研究团队通过系统进化分析发现,埃及伊蚊的AAEL000200基因(重命名为VLG-1)是库蚊亚科特有的Vago样基因。研究人员利用CRISPR/Cas9技术构建了
来源:BMC Biology
时间:2025-07-29