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落在細(xì)菌上、正在感染細(xì)菌的噬菌體病毒，如今科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄子的新功能，有望阻止噬菌體感染細(xì)菌。圖片來源：《科學(xué)》

2020年諾貝爾化學(xué)獎頒給了基因編輯工具CRISPR，如今，研究者又有新發(fā)現(xiàn)，有望與CRISPR結(jié)合，發(fā)揮更好的功用。

11月初，來自以色列魏茨曼科學(xué)研究所的Rotem Sorek團(tuán)隊在《細(xì)胞》上刊發(fā)文章，介紹了他們新發(fā)現(xiàn)的基于逆轉(zhuǎn)錄酶基因編輯工具——Retrons。與CRISPR類似，該工具可保護(hù)微生物免受噬菌體病毒侵害，研究者有望利用它對單細(xì)胞生物的基因進(jìn)行編輯。

早在30多年前，就有科學(xué)家從黃色黏球菌中發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶，這一遺傳元件由DNA、RNA和來自某些細(xì)菌中的蛋白質(zhì)復(fù)合而成，但一直以來它們在生物體中的作用不甚明確。

據(jù)《科學(xué)》報道，在最新發(fā)表的研究里，Sorek等人在許多細(xì)菌中都發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶。他們先搜索了近4萬個細(xì)菌的基因組，并利用計算機(jī)程序?qū)ふ遗cCRISPR和其他已知抗病毒構(gòu)建體基因相近的抗病毒結(jié)構(gòu)。

之后，研究者找到了一段包含逆轉(zhuǎn)錄酶的DNA，該元件側(cè)翼是無法編碼任何已知細(xì)菌蛋白的DNA片段。研究者聯(lián)想到這些神秘的序列可能在RNA編碼中發(fā)揮作用。此外，帶逆轉(zhuǎn)錄性質(zhì)的DNA通常伴隨著一個蛋白質(zhì)編碼基因，每個遺傳元件攜帶的蛋白質(zhì)有所不同。

Sorek等人猜測，這些序列簇參與到一種新的噬菌體防御中。后續(xù)研究中，他們進(jìn)一步證明，包含了逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA和RNA混合物以及蛋白質(zhì)的元件Ec48可破壞新感染的細(xì)胞，從而使病毒無法復(fù)制和傳播。

無獨有偶，歐洲分子生物學(xué)實驗室也有一個研究團(tuán)隊有類似發(fā)現(xiàn)，他們在沙門氏菌中逆轉(zhuǎn)錄的編碼基因旁邊發(fā)現(xiàn)了有毒的蛋白質(zhì)基因，通常情況下毒素會被包裹起來，當(dāng)噬菌體蛋白出現(xiàn)時則被激活。相關(guān)研究已于今年6月刊發(fā)于預(yù)印本平臺bioRxiv。

研究者可利用CRISPR靶向并切割基因組中的目標(biāo)區(qū)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(fā)現(xiàn)的Retrons相結(jié)合，或許能產(chǎn)生所需序列的多重拷貝，并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(xì)胞中工作，還有許多工作有待完成。（袁柳）