细菌中的自由漂浮基因：颠覆传统基因组观念，开启基因编辑新纪元

找药助理

1195次浏览发布时间：2024-08-10 16:57:13

　　自 20 世纪 60 年代遗传密码首次被破译以来，人类基因组一直被视为一种线性的、明确的生命法则。然而，哥伦比亚大学的一项新研究揭示了细菌中存在的一种全新的基因形式——自由漂浮的基因。这一发现颠覆了传统的基因组观念，为生物学研究和基因编辑技术的未来应用带来了新的可能性。

　　传统观念的颠覆

　　长期以来，科学家们认为基因组中的基因以线性的方式排列，就像一本书中的句子。这种线性观念帮助人类理解了基因如何影响健康，解析了从人类到细菌的所有生命形式的运作方式。然而，这种被广泛接受的观念最近受到了挑战。

　　哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院的研究团队，在副教授塞缪尔·斯特恩伯格(Samuel Sternberg)的带领下，发现了细菌中存在的一种不依赖于染色体的基因。这种基因形式并非存储在细菌的主要基因组中，而是以自由漂浮的形式存在。斯特恩伯格博士指出，这一发现颠覆了染色体包含所有细胞生产蛋白质指令的传统观点，并提出了一种全新的可能性：其他生物(包括人类)也可能存在类似的基因。

　　令人惊讶的细菌防御机制

　　该研究的共同领导者史蒂芬·唐(Stephen Tang)博士与斯特恩伯格博士一起，探索了细菌的一种奇特防御机制。这种防御机制涉及一段功能未知的RNA以及一种逆转录酶——一种能够利用RNA模板合成DNA的酶。逆转录酶通常在病毒攻击细菌时启动，通过合成新的DNA来保护细菌基因组。研究人员发现，这种逆转录酶能够产生长而重复的DNA分子，而这些分子并不存储在细菌的主要染色体中。

　　这些自由漂浮的DNA分子在细菌遭遇病毒攻击时被激活，编码一种新的蛋白质，研究团队将其命名为Neo。Neo蛋白能够阻止病毒在细菌内的复制，并防止病毒感染邻近的细胞。这个发现不仅解释了细菌如何防御病毒入侵，还揭示了自由漂浮基因的潜在重要性。

　　自由漂浮基因的潜在应用

　　这一发现引发了科学界的广泛关注，甚至被形容为“外星生物学”的突破。如果在人类或其他高等生物的细胞中发现类似的自由漂浮基因，可能会彻底改变我们对基因组的理解。这些基因或许并不存储在23条人类染色体中的任何一条上，但它们可能在特定条件下生成，并为人体的正常生理提供关键的信息。

　　目前，斯特恩伯格实验室正在利用唐博士发明的新技术，搜索人类细胞中可能存在的自由漂浮基因。尽管逆转录酶在科学研究中已被广泛使用，特别是在基因编辑技术CRISPR中，但大多数研究仍然依赖几十年前发现的逆转录酶。Neo蛋白相关的逆转录酶具有一些独特的特性，可能会使其成为更好的基因编辑工具。

　　展望未来

　　随着对细菌中自由漂浮基因的进一步研究，科学家们有望揭示更多有关逆转录酶的生物学机制。这些发现可能会催生新的基因编辑技术，改进现有的CRISPR疗法，甚至为开发新型基因疗法提供基础。

　　总的来说，自由漂浮基因的发现不仅挑战了我们对基因组结构的传统理解，还为基因组研究和基因编辑技术开辟了全新的道路。科学家们相信，细菌中的这些基因可能蕴藏着丰富的潜力，一旦全面了解它们的运作方式，必将为生物医学带来深远的影响。

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