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用DNA复制叉精确编辑DNA

来自耶鲁大学的科学家构建出一种更加精确的和高效的基因编辑技术。这种新的方法采用DNA复制叉技术,可以消除现在基因组编辑技术的一些缺点,能够让科学家们插入或清除DNA中的基因。

现有的基因编辑技术就像是一把锯子,而这种新方法则是一把精准的手术刀。这种方法能够可以高效地在真核生物基因组的多个位点上进行精确的基因编辑。

当进行基因修饰时,现有的基因编辑技术,比如CRISPR/cas9,通常会让两条DNA链发生断裂。有机体可以修复DNA中的这些断裂。但是,有时这些断裂不会被修复,或者这种修复产生微小的DNA序列错误,从而改变细胞的功能。

科研人员用了一种酿酒酵母基因组工程技术,在后随链DNA复制中,该技术以退火合成寡核苷酸为基础。

研究人员对酵母的DNA复制和修复功能进行改造,这样就能够在不发生双链断裂的情形下,将新的遗传信息插入到它的基因组的多个不同区域中。

该机制独立于RAD51定向的同源重组,避免DNA双链断裂的产生,可以进行精确的染色体修改,单碱基分辨率,效率>40%,对靶向遗传位点,无意外突变的变化。在一次转化中,观察了同时加入多达12个寡核苷酸,以及多达60个有靶向突变。一个复杂的寡核苷酸池的迭代转换迅速产生大的组合基因组多样性,多样性大于 105。这种方法被用来多样化异源β-胡萝卜素生物合成途径,该途径产生基因变异、在推动者、基因和结果中的精确的突变基因,从而改变类胡萝卜素的含量。

研究的结果,DNA复制、修复和重组的保守过程进行工程化的方法可以自动化,并为在真核生物中的多重组合基因组工程建立一个通用策略。


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参考文献

Precise Editing at DNA Replication Forks Enables Multiplex Genome Engineering in Eukaryotes

Edward M. Barbieri, Paul Muir, Benjamin O. Akhuetie-Oni, Christopher M. Yellman3, Farren J

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