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揭示蓝细菌如何编辑其基因组

蓝藻中独特的编辑机制,通常称为蓝绿藻,使它们能够去除大部分基因组,使细胞在必要时能够固定氮。弄清楚蓝藻是如何做到这一点的,这是推动南达科他州立大学博士生Trevor Van Den Top的原因。

他在生物学和微生物学系的研究调查了蓝藻能够编辑自己的基因组的遗传机制。这种编辑机制产生具有不同基因组的细胞,其功能不同,从而使细菌能够在以前无法生存的条件下生存。

许多蓝藻可以演变成两种细胞类型,一种通过光合作用生产自己的食物,并产生氧气作为副产品,另一种使用太阳能来固定氮气N2,Van An Top解释说,他与Anabaena属一起工作。

“这些蓝细菌生长为相同光合细胞的长链,但是当没有固定的氮可用时,称为异形细胞的细胞在这些细胞链中形成,”他说。杂环细胞具有厚壁,其在固氮过程中阻挡氧气,并且与光合细胞相比具有更小的基因组。

“我们所拥有的是一种多细胞生物体,它可以作为两种不同的细胞类型存在,基因组略有不同,但它们都来自单个细胞,”他说。

在他的研究海报上标题为“噬菌体型酪氨酸整合酶对Anabaena cylindrica ATCC 29414中nifH1元件的切除负责”,Van Den Top获得了科罗拉多州博尔德市第13届蓝藻研讨会上颁发的两个奖项之一。这项国际活动始于40年前,每三年在北美举办一次。

Van Den Top解释说,了解蓝藻如何编辑其基因组可以帮助科学家开发出编辑导致疾病的缺陷基因的技术。例如,这种技术可用于通过关闭缺陷的致癌基因并在人的基因组中替换该基因的正确拷贝来破坏癌细胞的DNA。

他的工作得到了美国农业部哈奇法案的资助,该计划通过南达科他州农业实验站和南达科他州生物系统网络和转化研究中心(BioSNTR)提供资金支持。

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