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科学家观察到酶是如何“编辑”DNA的

一个国际研究小组在理解酶如何“编辑”基因方面取得了重要进展:它观察了一种叫做CRISPR的酶的结合过程,并改变了脱氧核糖核酸(脱氧核糖核酸)的结构。该研究结果于2014年5月27日(北京时间)在美国《国家科学院学报》发表,预计将为纠正人类遗传疾病铺平道路。

CRISPR的意思是“短回文以规则的间隔成簇重复”,这在20世纪80年代首次被人们所认识。到目前为止,已经发现40%的测序细菌和90%的测序古菌在其基因组中具有这样的重复序列,并且细菌已经开发出一种能够检测和切断外源脱氧核糖核酸的免疫策略。机制大致相同:CRISPR序列与许多病毒、噬菌体或质粒的基因序列同源,被攻击的细菌会以匹配的基因作为自然防御的目标。他们使用一种叫做Cas9的核酸内切酶来破解外源基因。

基因工程师意识到,如果细菌的CRISPR-Cas9系统被插入其他生物细胞,他们也可以切割目标基因。就在2013年,这项革命性的基因编辑技术取得了一系列成果:几个研究团队成功删除、添加、激活或抑制了人体、小鼠、斑马鱼、水稻和小麦等细胞中的基因,从而证明了这项技术的广泛适用性。

然而,人类基因组有30亿个碱基对。为了准确定位目标脱氧核糖核酸,工作量大致相当于从23卷《百科全书》中找到一个拼错的单词。因此,研究人员发现了一种与目标基因匹配的核糖核酸,作为Cas9“基因剪刀”的“导航者”。在这个靶向过程中,Cas9拉伸脱氧核糖核酸链并插入核糖核酸,形成一个称为r环的特定序列结构。

在最新的研究中,来自英国布里斯托尔大学和立陶宛生物技术研究所的科学家们已经用特别改进的显微镜测试了R环模型。在显微镜下,单一的脱氧核糖核酸分子被磁场拉伸。通过改变对脱氧核糖核酸的扭力,他们可以直接观察由单一CRISPR酶介导的R环形成过程。这揭示了这一过程中一些以前未知的步骤,并使研究人员能够探索脱氧核糖核酸碱基对序列对R环形成的影响。

布里斯托尔大学生物化学教授马克施克昆(Mark Sze K Kun)说:“我们的单分子实验加深了我们对脱氧核糖核酸序列对R环形成的影响的理解。这将有助于在未来合理地重新设计CRISPR酶,以提高其准确性并最小化缺失靶效应(即导致不需要的基因变异)。这对我们最终使用这些工具来纠正患者的遗传疾病非常重要。“

新闻拓展:

有“酶”的美好生活适度锻炼有助于控制疾病

打破常规

人们对酶这一物质并不陌生,它广泛应用于日常生活的各个领域。酶也与人体密切相关。使用酶可以帮助人们抑制疾病的发生。请注意如何用“酶”过好生活?随着生活水平的提高,人们也越来越关注健康问题。酶在人体代谢过程中起着重要作用,与人体健康密切相关。从某种意义上说,了解酶就是了解我们自己。

酵素在活生物体中扮演重要角色

酵素是指活生物体中活细胞产生的生物催化剂,能在非常温和的条件下有效催化各种生化反应,促进活生物体的新陈代谢。人体内至少有4000种酶。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和繁殖都是酶促反应过程。

近日,中国微生物学会酶工程委员会主任金诚教授在接受采访时指出:“没有酶,就没有生命”。酶能促进人体对糖的吸收。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、果糖和半乳糖可以被人体直接吸收外,其余的糖只有在转化为人体内的碱性单糖后才能被吸收和利用。吃馒头时,淀粉酶将馒头中的淀粉分解成麦芽糖,麦芽糖被人体吸收,让人感觉甜蜜。酶的本质是一种蛋白质,它能催化体内的化学反应。酶可以将反应速度提高1-1000亿倍。没有酶,一口馒头可能需要一年时间消化。

葡萄糖转化为糖原是人体储存能量的方式。饭后,吸收到血液中的葡萄糖不能及时转化为糖原,而是一直储存在血液中,从而导致高血糖症。然而,当葡萄糖激酶活性不足时,可能会导致糖尿病。因此,人体内酶的缺乏将导致多种遗传疾病。

酶用于各种疾病

酶用于各种疾病,转氨酶能反映肝脏的健康状况,当肝脏异常升高时可能会受损;凝血酶与心脑血管疾病密切相关,可导致血栓形成、血管堵塞、中风、脑血栓等疾病;多种心肌酶反映心脏的综合状况。端粒酶活性的抑制可用于治疗癌症等。

谈到现代人的高发病率,我们不得不提到“三高”高血压、高血脂和高血糖。酶与“三高”直接相关。一些病人抱怨说,为什么这“三高”经常联系在一起?因为人体的机制就像多米诺骨牌,拉一根头发,移动整个身体。肝损伤导致各种酶合成不足。脂肪过多,酶不能及时分解,血脂会上升。高血糖会导致血液粘度和血压升高。高血糖导致的胰岛损伤会导致高血脂。

糖尿病是40岁以上人群中的高发病率疾病,对人们的健康构成巨大威胁。对于糖尿病,有些人有一种误解,认为它是由摄入过多的糖引起的。金城指出,日常生活中糖的摄入对人体没有很大影响。过量摄入糖引起的肥胖是疾病发生的先决条件。

糖尿病的病因非常复杂。目前,人们认为糖尿病的发生与遗传、环境、免疫等多种因素有关。归根结底,这是由于绝对或相对缺乏胰岛素。金城指出,让身体吸收较少的淀粉是降低血糖的重要手段。葡萄糖苷酶能产生葡萄糖,相应的葡萄糖苷酶抑制剂已在医学上得到开发。它能有效减少淀粉的吸收,并且食用的淀粉不会变成糖,从而从根本上控制葡萄糖的浓度。

如何在日常生活中适当保护健康

现代人的生活条件已经大大改善。人们通常注重营养摄入,但有些人却走向了另一个极端:营养过剩。过多的营养难以代谢,会在体内积累,导致肥胖。肥胖为许多疾病提供了潜在的可能性。这有两个主要原因:锻炼不足;体内蛋白质、脂肪和淀粉的代谢紊乱。金城指出:“肥胖是一种慢性炎症状态。”保持健康的关键是保持体内营养均衡。肉类和蔬菜的摄入量应该保持在一定的数量,不应该被忽视。据金城报道,高血糖患者不会停止吃糖。患者盲目服药和降低血糖,最终可能导致低血糖。病人也可以在工作日适当补充糖分。许多研究人员已经证实,摄入适量的糖并把握好吃糖的最佳时间对人体有益。

此外,养成健康的生活方式也很重要。进食时,应慢慢咀嚼,刺激唾液分泌,使唾液淀粉酶与食物充分混合,有利于酶尽快发挥功能,刺激胃产生更多蛋白酶,还能清除食物中的细菌。你还应该养成早睡早起的习惯,以确保睡眠质量,这样你的身体就能更好地代谢和保持足够的体力。适度锻炼有益健康,但是锻炼越多越好。金成渠说:“生活在于运动,而不是艰苦的运动。”饭后散步可以促进食物的消化,太极拳也可以促进体内的血液循环。锻炼的方式应该使人的身体不感到疲劳,40岁及以上的人不应该进行剧烈运动。过度疲劳和剧烈运动也会导致酶不稳定。

对于糖尿病患者来说,应该“闭嘴,保持双腿张开”,均衡饮食,适度锻炼。糖尿病不是由吃太多糖引起的,但是为了预防糖尿病,最好在饮食中少吃糖。过度欺诈

冬天天气干燥,嘴唇皲裂,脱皮。在这种情况下,许多人会无意识地用舌头舔嘴唇,用唾液滋润干裂的嘴唇,却发现嘴唇越来越厚,甚至舔出“香肠嘴”。近日,临安中医医院皮肤科收治了数名“火腿肠口”患者。

唾液中的酶能诱发舔舌皮炎

“冬天,许多孩子会出现嘴唇溃烂、嘴角起泡、乳白色糜烂、裂纹、结痂等症状,这些症状实际上是舔舌皮炎造成的。”

主任医师徐进说舔舌皮炎的原因主要是冬季嘴唇及其周围皮肤干燥干燥,容易皲裂和细菌感染。此外,许多孩子无法控制自己,经常用舌头舔嘴唇。唾液蒸发会导致嘴唇皲裂和发炎。

”干裂的嘴唇需要水分来滋润,唾液有一定的滋润作用,但是唾液中含有的一些酶和细菌会刺激嘴唇的上皮细胞。经常舔嘴唇会引起炎症。”

主任医师徐进说,很多孩子平时不喜欢吃绿叶蔬菜,导致体内核黄素缺乏,这会诱发口腔炎;此外,一些孩子有不良习惯,如吮吸手指、吃零食和咬铅笔,这些都会刺激唾液腺分泌唾液。唾液过多会从唾液中溢出,这也会导致白色念珠菌的快速生长和繁殖以及嘴角溃疡。

皲裂的嘴唇应该涂上润唇膏。

主任医师徐进说,干燥的嘴唇通常从嘴角开始,这是缺乏维生素,应该多吃水果和蔬菜。除了维生素缺乏之外,嘴唇干燥的另一个原因是缺水,或者由于说话太多而口干。这时,一些死皮会堆积在嘴角和嘴唇融合的地方。

一旦发生这种情况,你应该及时补充水分,晚上睡觉前在嘴唇上涂一层厚厚的口红。几天后情况会好转。如果你在特别寒冷干燥的天气出门,你最好戴上口罩。

主任医师徐进提醒父母应该首先注意孩子面部皮肤的清洁和卫生。对于婴儿,父母应该及时擦拭唾液。对于年龄较大的儿童,饭后要及时洗脸和漱口,选择适合儿童皮肤的护肤品,如护肤脂、甘油或抗裂油。父母应该纠正孩子舔嘴唇、吃零食和咬手指的习惯。此外,让孩子多喝水,多吃富含核黄素的食物,如动物肝脏、心脏、肾脏、禽蛋、乳制品、大豆、胡萝卜、绿叶蔬菜等。

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