基因表达调控技术--降低烟草中 Nicotine 和有害物质的含量

2021-10-18 10:41:20 hlk 141
华联科实验中心

图片:过量表达的 PAP 1 和 TT8 基因使烟草植株变红,但也有助于减少致癌化合物


       烟草危害是当今世界严重的公共卫生问题之一。在我国人均香烟的消费增长很快。在因吸烟导致的死亡中,近一半是由于肺气肿,结核、食管癌、胃癌、肝癌、心脏病、脑卒中各占 5%~8%。在我国城市地区,吸烟者肺癌死亡率是不吸烟者的 3 倍。吸烟已经成了一种戒不掉的习惯,就像每天吃饭一样是我们的生活必不可少的。在我们日常工作应酬、朋友聚会的时候见面第一件事就是送上一支烟,这已经成为了一种普遍的社交文化和礼仪。抽烟对器官的损害想必大家都是知道的,当然对我们个人形象的损害也是不少的,虽说在香烟的包装盒上面明确地写着吸烟有害健康的问题,但是却很少引起大家的重视,因为抽烟会上瘾。


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图片:Nicotine 对每一个细胞都有害,可导致胎儿基因表达严重紊乱


       基因表达调控技术对遗传信息从 DNA 传递到蛋白质的过程的调节。基因调控机制能够根据各个细胞的功能需求,精确地控制每种蛋白质的生产数量。基因表达调控主要表现在几个方面:

       第一是染色质水平上的调控。基因转录前染色质结构需要发生一系列重要变化,这是基因转录的前提,活化的基因处于染色质的伸展状态之中,可以被转录,而非活化的染色质 DNA 不能被转录。

       第二是转录水平上的表达调控,这是最主要的基因调控方式。转录水平调控的重点是在特定组织或细胞中、在特定的生长发育阶段、在特定的机体内外条件下,选择特定基因进行转录表达。

       第三是转录后调控,这是指基因转录起始后对转录产物进行的一系列修饰、加工等调控行为,主要包括提前终止转录过程,对 mRNA 前体进行加工剪切,mRNA 通过核孔和在细胞质内定位等。

       第四是翻译水平上的调控,这是基因表达调控的重要环节。翻译的速率和细胞生长的速度之间是密切协调的。在肽链合成的起始、延伸和终止三个阶段中,对翻译起始速率的调控是最重要的,而在翻译的延伸和终止阶段也存在着调控因素。

       研究人员开发了一种能改变植物新陈代谢的新技术。这项技术在烟草植物中进行了测试,结果表明,它可以减少烟草中的有害化学物质,包括一些致癌化合物。这项研究结果可用于提高作物的健康效益。

       该技术利用转录因子和调控元件作为新的调控设计的分子工具,控制附近编码基因的转录。这项研究选择了两种拟南芥TF型和两种烟草CRE类型来设计一种deNovo调控,并在温室和田间检查对烟草植物中有害物质的含量效果进行了评价,研究中显示出烟草中的有害化合物和 Nicotine减少。

       Dr xie 说:“许多技术可以成功地减少烟草等植物中的特定化合物或生物碱,但研究表明,其中一些技术可以在减少目标化合物的同时增加其他有害化合物。而这项新技术技术同时减少了许多有害化合物--包括成瘾Nicotine、致癌的N-硝基或Nicotine(NNN) 和其他烟草特有的亚硝胺 (TSNAs)--而不会对植物产生有害影响。”

       这项技术如果能够应用于实践,将能够减少烟草中 Nicotine 和致癌物质,从而对吸烟人的健康造成的危害变小,但是吸烟有害健康,还是应该少吸烟,同时这项技术应用于其他作物,也可以促进作物的益性状,并使某些食物更健康。


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图片:吸烟有害健康