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【新闻】科学家观察到酶是如何编辑DNA的华北米蒿

发布时间:2020-10-19 08:40:25 阅读: 来源:缠绕膜厂家

科学家观察到酶是如何编辑DNA的

一个国际研究小组在了解酶如何“编辑”基因方面取得了重要进展:观察到了一类被称为CRISPR的酶绑定并改变DNA(脱氧核糖核酸)结构的过程。这项发表于2014年5月27日(北京时间)美国《国家科学院学报》上的研究成果有望为纠正人类的遗传疾病铺平道路。

CRISPR意即“成簇的规律间隔的短回文重复”,在上世纪80年代才首次为人们所认知。到目前为止,已发现40%已测序细菌和90%已测序古细菌的基因组存在这种重复序列,而且细菌已开发出一套可以探测和切断外来DNA的免疫策略。其机理大致如此:CRISPR序列与很多病毒、噬菌体或者质粒的DNA序列同源,受到攻击的细菌会以相匹配的DNA为目标进行自然防御。它们所采用的手段,就是利用一种名为Cas9的内切酶,裂解外来DNA。

基因工程师们意识到,如果将细菌的CRISPR-Cas9系统插入其它生物体细胞,它们也能够对目标DNA进行切割。就在2013年,这一革命性的基因编辑技术收获了一系列成果:多个研究团队已经成功对人体、小鼠、斑马鱼、大米、小麦等细胞中的基因进行删除、添加、激活或抑制等操作,从而证明该技术的广泛适用性。

不过,人类基因组有30亿个碱基对,要准确锁定某个目标DNA,工作量大致相当于从一套23卷的《百科全书》中找出一个拼错的单词。因此,研究人员为Cas9这把“基因剪刀”找了一个与目标基因匹配的RNA(核糖核酸)作为“导航仪”。在这个靶向过程中,Cas9拉开DNA链,并插入RNA,使之形成了一个被称为R环的特定序列结构。

在最新研究中,英国布里斯托尔大学和立陶宛生物技术研究所的科学家使用经过特别改装的显微镜对R环模型进行了检测。显微镜下的单个DNA分子被磁场拉伸着,通过改变DNA受到的扭力,他们能够直接观测由单个CRISPR酶介导R环形成的过程。这使得这个过程中以前不为人知的一些步骤毕现无疑,也让研究人员能够探讨DNA碱基对序列对R环形成的影响。

布里斯托尔大学生物化学系教授马克·斯兹克泽尔昆说:“我们进行的单分子实验加深了有关DNA序列对R环形成的影响的认识。这将有助于未来合理地重新设计CRISPR酶,以提高其精确度,将脱靶效应(即在不需要的地方引起基因变异)降至最低。这对我们最终利用这些工具来纠正患者的遗传疾病至关重要。”

新闻扩展:

拥有“酶”好人生适量运动有助控制病情

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对于酶这一物质人们并不感到陌生,酶在日常生活的各领域有着广泛应用。酶还与人体息息相关,利用酶可以帮助人们抑制疾病的发生。请关注——如何才能拥有“酶”好人生? 随着生活水平的提高,人们也愈来愈重视健康问题。酶在人体代谢进程中起到举足轻重的作用,与人们的健康紧密相联,从一定意义上说,认识酶,就是认识我们自己。

酶在生命体中作用显著

酶,是指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂,它能在机体中十分温和的条件下,高效率地催化各种生物化学反应,促进生物体的新陈代谢。人体内至少有4000多种酶,生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促进反应的过程。

近日,中国微生物学会酶工程专业委员会主任金城教授在接受我们采访时指出:“没有酶,就没有生命”。酶可以促进糖在人体中的吸收。糖包括蔗糖、葡萄糖、半乳糖、果糖、麦芽糖、淀粉等。在这些糖中,除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收,其余的糖都要在体内转化为基本的单糖后,才能被吸收利用。食用馒头时,淀粉酶将馒头中的淀粉分解成麦芽糖,被人体吸收,让人感到甜味。酶究其本质是一种蛋白质,可催化体内的化学反应,酶能让反应速度提高100万—1000亿倍,如果没有酶,一口馒头可能要消化一年时间。

葡萄糖转为糖元,是人体储存能量的方式。吃完饭以后,吸收到血液里的葡萄糖不能够及时地变成糖元,却总在血液里储备着,因而造成高血糖。而当葡萄糖激酶活性不够时,就可能会导致糖尿病。因此,人体一旦缺失酶会导致多种遗传疾病。

酶在各种疾病中都有应用

酶在各种疾病中都有应用,转氨酶能反映肝脏的健康状况,当它异常升高时,肝脏可能受到损害;凝血酶与心脑血管疾病关系密切,它会导致凝血块产生,堵塞血管,导致中风、脑血栓等疾病;多种心肌酶反映心脏的综合状况;抑制端粒酶的活性可以治疗癌症等。

谈到现代人的高发疾病,不得不提到“三高”——高血压、高血脂、高血糖。酶与“三高”有直接的关系。一些患者抱怨,为什么这“三高”常常连在一起呢?因为人体的发生机制,就像多米诺骨牌一样,牵一发而动全身。肝脏受损导致各种酶合成不足。脂肪过多,酶无法及时分解,血脂就会升高。高血糖引发血液黏稠,血压升高。血糖高胰岛受损,导致血脂升高。

糖尿病是40岁以上人群的高发疾病,对人们的健康构成很大的威胁。对于糖尿病,有些人的认识存在一个误区,即认为它是由于糖摄入太多造成的。金城指出,日常生活中所摄入的糖对人体的影响并不是很大,摄入糖过多所导致的肥胖才是疾病发生的前提。

糖尿病的病因十分复杂,目前认为糖尿病的发生与遗传、环境、免疫等多方面的因素有关,归根到底是由于胰岛素绝对或相对缺乏。金城指出,让人体少吸收淀粉是降糖的重要手段。葡萄糖苷酶可以产生葡萄糖,医学上研制出相应的葡萄糖苷酶抑制剂,它可以有效减少淀粉的吸收,吃进去的淀粉,不会变成糖,从而根本上控制葡萄糖的浓度。

日常如何正确保健

现代人生活条件有了较大的改善,人们普遍注重营养的摄入,但是,有些人却走向了另一个极端:营养过剩。过剩的营养难以代谢,会在体内堆积,造成肥胖。肥胖会为多种疾病提供潜在的可能性。其原因主要有两个:运动量不够;体内蛋白质脂肪、淀粉代谢紊乱。金城指出:“肥胖是一种慢性炎症状态。” 保持身体的健康,关键在于保持体内营养均衡,肉类、蔬菜的摄入都要保持一定的量,不可偏废。据金城介绍,高血糖患者并不是不吃糖,患者服用药物,一味地降低血糖,最终也可能导致低血糖,患者平日也可以适量补充糖分。许多研究人员研究证实,只要适量摄入,掌握好吃糖最佳时机,对人体是有益的。

此外,养成健康的生活方式也非常重要。吃饭的时候,应该细嚼慢咽,刺激唾液分泌,使唾液产生的淀粉酶充分与食物混合,有利于酶尽快发挥作用,刺激胃产生更多的蛋白酶,还可以去除食物中的细菌。还应该养成早睡早起的习惯,保证睡眠质量,让身体更好地新陈代谢,保持充沛的体力。 适量的运动有利于身体健康,但是,运动并不是越多越好。金城趣称,“生命在于运动,但不在于剧烈运动。”饭后散步可以促进食物的消化,打太极拳也可以促进体内的血液循环。运动应该以自己的身体不感到疲劳为宜,40岁以后的人不宜进行剧烈运动。过度疲劳与剧烈运动,也会造成酶的不稳定。

对于糖尿病患者来说,应该“管住嘴,迈开腿”,饮食均衡,加之适量的运动。糖尿病并不是因为吃糖多,不过,为了预防糖尿病,在饮食方面还是少吃糖为好。过多食用白糖等单糖容易引起肥胖,肥胖可以诱发糖尿病,引起血糖的迅速升高,使受损的胰腺难以承受,从而加重病情。

夏天是各种疾病的高发季节,专家建议,日常养生应当注意如下几个方面:1.每天形成规律的作息时间,睡眠一定要充足。2.每天坚持做些运动,出微汗为佳。3.少吃过甜,过咸,油腻的食物,多吃粗粮和蔬菜。

冬天嘴唇越舔越干 唾液酶会诱发舌舔皮炎

冬季天气干燥,嘴唇容易干裂、起皮。遇到这样的情况,很多人会不自觉地用舌头舔嘴唇,用唾液来滋润干裂的嘴唇,却不料嘴唇越舔越厚,甚至舔出了“香肠嘴”。这几天,临安市中医院皮肤科就接诊了好几位“香肠嘴”的病人。

唾液里的酶会诱发舌舔皮炎

“进入冬季,不少孩子出现了嘴唇溃烂的现象,嘴角起泡,口唇发生乳白色糜烂、裂口、结痂等症状,这种情况其实是患上了舌舔皮炎。”

徐瑾主任医师说,导致舌舔皮炎的原因,主要是因为冬季口唇及其周围的皮肤干燥缺水,容易干裂,发生细菌感染。再加上不少孩子控制不住自己,经常用舌头去舔嘴唇的习惯,唾液蒸发导致口唇干裂而发炎。

“嘴唇干裂需要水分滋润,唾液具有一定的滋润作用,但是唾液中所含的一些酶和细菌,会对嘴唇上皮细胞造成刺激。经常舔嘴唇,就会引发炎症。”

徐瑾主任医师说,很多孩子平时不爱吃绿叶蔬菜,导致体内缺乏核黄素,会诱发口角炎;此外,还有一些孩子有吮手指、吃零食、咬铅笔等不良习惯,刺激唾液腺分泌唾液,过多的唾液就从口角溢出,也会导致白色念珠菌快速生长繁殖,导致嘴角溃烂。

嘴唇干裂应涂润唇膏补水

徐瑾主任医师介绍,嘴唇干燥最普遍的是由嘴角开始,这是缺少维生素的现象,应多吃水果蔬菜。除了缺乏维生素,嘴唇干燥的另外一种原因就是缺少水分,或是说话太多而口干,此时会有一些死皮堆在嘴角及嘴唇合并的地方。

一旦出现这种情况,应及时补充水分,并在晚上睡觉前在嘴唇上涂一层厚厚的唇膏,过几天就会改善情况了。如果在特别寒冷、干燥的天气外出,最好戴上口罩。

徐瑾主任医师提醒,对于孩子,家长首先要注意孩子面部皮肤的清洁卫生。对于婴幼儿,家长要及时擦拭口水。稍大一点的孩子,饭后要及时给其洗脸擦嘴,选择适合孩子肤质的护肤脂、甘油或防裂油等护肤用品。如果孩子有舔嘴唇、吃零食、咬手指的习惯,家长要纠正。此外,还要多让孩子喝水,多给孩子吃些富含核黄素的食物,如动物的肝、心、肾以及禽蛋、乳制品、大豆、胡萝卜、绿叶蔬菜等。

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