DNA修改解释
什么是DNA修饰?
DNA修饰，也称为基因改造或者基因工程，被定义为改变生物的基因组成或原始基因组，而这种改变不会通过自然方式发生。
DNA是所有生物的中心信息存储系统，除了一些只有RNA作为遗传物质的病毒。它是在晚期首次被发现的1860年代由瑞士化学家弗雷德里克·米歇尔创作．
然而，几十年过去了，在DNA的重要性被认识和认识之前，人们有了一些重要的发现。1953年，沃森和克里克利用罗莎琳·富兰克林的清晰x射线模式发现了它的螺旋结构。(尽管他们把确切的结构弄错了一点。)
直到1973年，美国生化学家斯坦利·科恩(Stanley N. Cohen)和赫伯特·博耶(Herbert W. Boyer)发明了重组DNA技术，并随后彻底改变了科学家看待DNA的方式，基因改造才出现。
基因改造使研究人员可以通过使用不同的基因来编辑(添加、删除或改变DNA序列中的核苷酸)生物体的基因组DNA03manbetx.com ，包括重组DNA、基因靶向或基因组编辑。
术语“工程”和“修改”是可以互换的。这两个词都用于标记转基因食品。广义上，基因工程指的是选择性育种、克隆或干细胞研究。
一种流行的DNA修饰方法包括制造重组质粒，其步骤如下:
- 步骤1:选择所需的基因，用限制性内切酶分离。
- 步骤2:扩大使用聚合酶链反应(PCR)．
- 步骤3:利用限制性内切酶和DNA连接酶将所需基因插入细菌质粒。
- 步骤4:质粒被转染到有能力的细菌中，选择并允许繁殖。一旦克隆，该基因可以很容易地分离和分析/修改。
- 步骤5:克隆或修改的DNA可以被引入供体生物。
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表观遗传变化引起的DNA修饰
DNA修饰的过程还涉及表观遗传变化，这些变化对基因表达具有遗传效应(特别是当修饰发生在生殖细胞中时)，而不改变DNA序列。
生物体内的这些变化是由控制多种基因功能的DNA修饰、组蛋白修饰和非组蛋白染色体修饰调控的。
组蛋白最常见的化学修饰包括酶甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化和泛素化。它们在表观遗传调控中发挥着重要的生物学作用。其中大多数表明DNA损伤，并参与DNA修复途径。
甲基化引起的DNA修饰
组蛋白的甲基化或去甲基化是最广泛研究的表观遗传机制之一。根据位点或碱基修饰的不同，它可以引起转录的激活或沉默。
例如，在体内，组蛋白H3赖氨酸4三甲基化(H3K4me3)激活转录过程，招募DNA修复酶。然而，CpG二核苷酸中胞嘧啶(5mC)第5位的DNA甲基化(胞嘧啶核苷酸后是鸟嘌呤核苷酸)会导致基因沉默。这些甲基化是由DNA甲基转移酶完成的。
CpG位点的胞嘧啶甲基化是最常见的基因修饰，在表观基因组学、基因表达或其他生物基本功能中起着至关重要的作用。在未分化的人类胚胎干细胞(hESCs)中也观察到一些非cpg甲基化，其中鸟嘌呤被腺嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶取代。
不同位点的甲基化模式由DNMT mRNA编码的DNA甲基转移酶(DNMT)在复制过程后执行。该酶催化甲基从s腺苷蛋氨酸转移到DNA。
5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)是5mC去甲基化过程中10 - 11易位(TET)的产物，是另一种体内DNA修饰。分子进一步经历氧化过程，导致5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5CaC)的形成。
5hmC被认为是许多领域的重要表观遗传因子，包括干细胞更新，癌症发展和进展，以及神经系统疾病。
有不同的可用的技术检测核酸修饰。铜催化叠氮炔环加成反应(CuAAC)，加上click DNA标记，使任何DNA修饰在单碱基分辨率或位点特异性分辨率的全基因组分析成为可能。
此外，不含铜的方法，如tet1相关亚硫酸氢盐测序，也能有效地以单核苷酸分辨率分析修饰碱基。
DNA修饰的目的是什么?
修改或工程工具被用来给生物(包括植物、动物或微生物)添加所需的特性。它在包括医药、研究、工业和农业在内的一系列领域有几个应用，下面简要讨论:
- 医学:DNA修饰在医学上的三个主要应用是:(1)药物制造，(2)创造模拟人类条件的转基因动物模型，(3)基因治疗。例如，小鼠杂交瘤已经通过基因工程来创造人类单克隆抗体。
此外，通过编辑人类基因组而发展起来的基因疗法被用于几个国家临床应用,包括x连锁SCID帕金森氏症和癌症。
- 研究:基因修饰是生物化学途径工程的热点，研究特定基因的功能，发现特定基因表达的位置。此外，在实验室中，这项技术被广泛用于动物身上，因为它能有效治疗人类疾病。
- 工业:这一过程涉及到生物细胞的转化，其中含有一种参与合成有用蛋白质的基因。然后，转化后的细胞或生物体(可以包括任何细菌、酵母、昆虫细胞或哺乳动物细胞)被放置在生物反应器中，以大量生产特定的蛋白质。
- 农业:DNA修饰是创造转基因作物或转基因牲畜的一项基本技术。这是一种使作物和牲畜抵抗几种疾病和害虫的解决方案，同时也提高了它们的生产力。
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DNA修饰是如何工作的?
作物的DNA/基因改造方法
基因改造在为农业问题创造有价值的解决方案方面是有用的。几种转基因作物已经被开发出来，以增加作物的产量，增加对非生物胁迫的耐受性，改变食物的组成，并生产新的产品。
农作物的基因改造方法包括:
传统的作物修改:这种技术已经使用了一万多年。它涉及通过选择性育种和杂交育种对植物进行改造。
图片:传统作物改良的例证。
基因工程:这种方法允许科学家从一个生物体中复制具有所需特征的基因，并将其植入另一个生物体中。用这种技术培育出的转基因植物有可能在其他方式无法生长的环境中生长。
图片:基因工程改善作物健康和质量的例证。
基因组编辑:这项技术使科学家能够使用更有针对性的方法来改良作物。它比以前的方法更容易、更快。利用像TALENs和CRISPR-Cas9这样的核酸酶，它们对目标基因有更多的特异性，使科学家能够以更少的可变性得到想要的结果。
图片:这是基因编辑用想要的基因替换不想要的基因的例子。
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DNA/基因修饰是指通过对微生物、哺乳动物或人类基因组的碱基进行修饰或改变，以达到既定目标的过程。这是通过传统方法、基因工程和基因编辑技术来完成的。
DNA修饰有多种应用，包括合成特定的蛋白质和激素，开发针对几种人类疾病的靶向疗法，以及改良作物。然而，这个多步骤的基因改造过程需要几台高科技设备和机器，而采购这些设备和机器在资金上可能面临挑战。
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