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SNIPR着眼于与疾病相关的突变

作者: 武汉新闻网 更新时间: 2020年02月29日 09:44:29 游览量: 127

简述:

出现在小说草稿中的错别字不是什么大灾难。但是,自然通常很少容忍错误。仅更改一个字母的遗传密码可能会对人

出现在小说草稿中的错别字不是什么大灾难。但是,自然通常很少容忍错误。仅更改一个字母的遗传密码可能会对人类健康造成灾难性的后果。

SNIPR着眼于与疾病相关的突变

这种涉及DNA或RNA长度单一碱基的基因组失态被称为点突变。它们会导致轻微的异常,例如色盲以及严重的疾病,包括神经纤维瘤病,镰状细胞性贫血,某些形式的癌症和萨伊氏病。突变也会产生对常规治疗有抵抗力的疾病变异。

研究人员希望检测这些点突变,以更好地评估人类健康中的脆弱性,提供准确的早期诊断并指导适当的治疗。但是,到目前为止,在活细胞内记录诸如点突变之类的细微变化一直具有挑战性。

在一项新研究中,主要作者Alex Green(分子设计和仿生生物设计中心)的研究员和他的同事描述了一种检测点突变的新方法。该技术可以应用于活细胞中,提供了一种快速,高精度和廉价的方法来鉴定与人类健康有关的突变。

该方法可以与基于纸的诊断测试(由Green及其同事开发)结合使用,能够在人体热量驱动的反应中查明突变并显示基于颜色的读数。

格林说:“我们使用技术完成的工作是开发一种新的便携式方法来检测您要检测的RNA之间非常微小的序列差异。” “有了这些我们称为SNIPRs(针对单核苷酸特异性可编程核糖调节剂)的系统,我们就有能力根据单个核苷酸差异识别任何RNA序列。”

该技术是如此灵敏,甚至可以检测到表观遗传变化-对遗传序列的细微化学修饰,可以调节基因表达而无需改变单个碱基的身份。

这项新研究的合著者,分子设计和仿生生物设计中心的负责人郝“说:“该方法的进步有一天可以用作个人基因分型的一种低成本替代品。” “这项技术的简单性可以允许在家筛查与疾病有关的突变,从而提供快速而准确的测试,同时为用户保持数据隐私。”

除了以便宜,多功能的石蕊试纸来检测与突变有关的疾病外,该技术还很方便,它有望为细胞生物学的基础问题提供新的思路,包括对抗生素的遗传抗药性和导致疟疾等疾病一线治疗失败的突变和艾滋病毒。

该研究发表在最新一期的《细胞》杂志上。

生活的字母

在人类中,遗传密码由约30亿对核苷酸组成,排列在标志性的DNA双螺旋结构中。核苷酸的语言,阐明了包括人类在内的任何活生物体的完整构建计划,由仅四个字母(A,T,C和G)的序列组成,表示DNA的四个碱基。

这四个核苷酸的序列形成基因,这些基因为蛋白质的制备提供了指导。蛋白质为细胞和组织提供结构;包括肌肉,软骨,韧带,头发和皮肤。蛋白质还提供生命的重要机制,监督无数的细胞过程,包括新陈代谢,信号传递,免疫防御,食物消化和细胞分裂。

SNIPRs是基于RNA的结构,能够识别可能影响人类健康的点突变。上图显示了SNIPR,其RNA的裸露部分与细胞的健康RNA结合,如左图所示。在此SNIPR保持在OFF位置,并且不产生蛋白质。在右上方,SNIPR遇到了一个突变的RNA。在此,结合导致SNIPR展开,暴露出核糖体,该核糖体读取序列并将RNA信息翻译成蛋白质。下部幻灯片显示了点样到基于纸张的系统上的患者RNA样本,当SNIPR检测到突变RNA时,该样本会显示颜色变化。信用:亚历克斯·格林

狩猎突变

DNA基因中的点突变将被转录为RNA,有时会破坏所得的蛋白质或改变其功能,这通常会危害人体健康。为了识别这些突变,研究人员设计了SNIPRs-包含能够与细胞中RNA序列结合的互补RNA片段的巧妙结构。

在细胞内,这些结构在遇到突变的RNA序列(由细胞的修饰基因决定)时会激活。

如果细胞的突变RNA与触发链的结合正确,则SNIPR会展开,从而允许核糖体(将RNA转化为蛋白质所需的机制)进行序列访问。但是,如果SNIPR遇到未突变的序列,则说明存在错配,蛋白质的翻译受阻。

校对RNA

在细菌大肠杆菌中观察到了突变的和未突变的RNA序列之间基因表达的 100倍差异(以蛋白质生产为准),这使得检测点突变变得容易。

该技术依赖于敏锐地检测所谓的结合能或杂交能的差异。格林说:“通常,当您考虑DNA或RNA碱基配对时,它是通过氢键进行的。” “当G与C结合时,这是三个氢键,而当A与U结合时,则是两个氢键。” 除点突变外,当发生表观遗传变化(如甲基化)时,体外分析还可以检测结合能的微小差异。

基于纸质的测试可以在医疗资源匮乏的地区现场使用。该技术对发展中国家特别有希望,因为它不需要复杂的设备,并且可以在人体温度下运行。

第一作者范宏(Fan Hong)曾在生物设计学院工作,现在是哈佛大学的博士后。他设计了计算机算法,可以根据所需的RNA靶序列有效设计SNIPR。

文章链接:http://www.jinguanwh.com//jksh/24836.html

文章标题:SNIPR着眼于与疾病相关的突变