你的生物体是什么?通过NSF EDGE计划扩展基因组工具

乔安妮·卡门斯

在分子生物学的全盛时期,许多科学家做了大量的DNA工作,但从未真正操纵过他们研究的生物体(除非你把我们所有研究试管和凝胶中人类基因的人正常的相互作用计算在内)。大学一年级的时候,我在美国研究了组蛋白基因的发展和进化Strongylocentrotus purpuratus,一种多刺的紫色海胆。它不是一种标准的模式生物,但它很容易收获卵子和精子,将它们混合在一个容器中,并实时观察胚胎发育的美丽。我已经是一个生物极客了,但这种形成性的经历确定了我成为一名研究科学家的计划。我最近应邀参加了该委员会的第一次主要研究者会议NSF EDGE(通过基因组工具实现发现)计划我遇到了来自21个不同实验室的科学家,他们显然也分享了这种生物的奇迹。

这么说并不夸张CRISPR/Cas9编辑其中一个关键工具现在提供访问不同生物的基因型研究.针对每种生物的基因操作方法仍有待开发,但研究人员乐观地认为,即使不是全部,也可以对大多数新实验物种进行基因操作。发现培养、繁殖、转化、储存和分享所有这些新生物的方法仍然是一项挑战。机体特异性病毒载体系统对许多系统也有好处。

EDGE计划如何促进科学共享

EDGE项目旨在通过为“开发工具、方法和基础设施,以直接测试不同植物、动物、微生物、病毒中基因功能和表型之间的因果假设”提供支持,扩大可研究的系统数量。以及这些方法目前还无法获得的真菌。”正如美国国家科学基金会的一位项目主任所说,这个项目应该“使从生命树的任何地方研究生命创新的能力成为可能。”被接受的提案被要求提出的研究计划超出了获得“组学”数据的范围,并且必须包括明确的连接计划Genotype来P“因此在国家科学基金会上取得进展”G到P大挑战.”

创建一个多产的、新的科学社区不是一项简单的任务。EDGE项目要求获得资助的实验室迅速传播他们的工作成果的协议、方法、数据和工具。鼓励研究人员不仅要等待论文发表,还要参与持续的、实时的信息和材料传播。许多团体为科学家宣传关于他们的有机系统的研讨会,并为K-12学生宣传教育项目。你知道我为什么被邀请参加了吧。我的工作是确保,总的来说,这些实验室都在他们的传播计划中包括分享材料,特别是,他们都共享质粒通过Addgene在此程序下创建。

基因型到表型研究的新生物

在这次会议上描述的新的组织系统非常多样化。在一系列快速(10分钟)或非常快速(2分钟)的演讲中,我们提出了开发工具来研究其基因型和表型的计划,因此我们得到了每个人的支持。Addgene肯定要找到方法来标记和管理这些新兴生物的试剂,这样科学家们就可以很容易地找到有用的新试剂,随着使用它们的社区的发展,这些试剂会从这项工作中产生。所以,想得远一点黑腹果蝇酿酒酵母(都是很好的研究生物体)-也许你会选择研究苍耳白蜡虫或原绿球藻。

裸子目和桑蝇科(贾森·格兰特)

弱电鱼是研究趋同进化的极好系统,因为电器官在进化树的不同分支至少出现了6-7次,并且至少出现在两个不同的大陆上。

米穆卢斯(安德里亚·斯维加特)

Monkeyflowers是由达尔文研究的,目前已有40个实验室对其进行了研究,作为植物适应和物种形成的伟大模型。它们的表型多样,栖息在所有栖息地——甚至距离老忠实50米的60°C土壤中。

枝叶蝉科(Lauren O'Connell)

毒蛙是研究养育策略和重要生态指标的重要工具,因为它们生活在水中和陆地上。目前的工具都是针对爪蟾(水生青蛙),但目前很少有针对陆地青蛙的遗传工具。蓝毒箭蛙

蛇床子甲藻共生体(弗吉尼亚Weis)

海葵-海藻Breviolum minutum共生体是解决珊瑚礁危机的重要模式。我喜欢他们使用protocols.io创建协议社区的方式!

叙利亚蛔虫马利筋(杰罗格·詹德)

许多人都知道马利筋植物是帝王蝶唯一的食物。它们具有产生有趣的药物样化合物的化学途径,特别是用于治疗心脏病的腰果内酯类化合物。吃马利筋的毛虫会产生豆蔻内酯这对鸟类捕食者来说味道难吃(而且有毒)——鸟类吃过一次毛虫,呕吐,以后再也不吃了。

Cichlids(斯科特·朱蒂)

慈鲷是2000种鱼类,它们是在最近1万年(被认为是近代)进化而来的。它们具有不同的性状,具有良好的遗传作图形态和有趣的行为。它们形成的社会纽带是多种多样的,包括控制雌性想要与谁交配的遗传机制,以及她是否决定抚养后代或放任它们自己。

糜菌(Lillian Fritz Laylin)

Chytrid真菌可用于研究真菌和真核生物的基本进化,包括在世界各地杀死青蛙的真菌。这些真菌不太为人所知(它们不是酵母或蘑菇),但有1000多种。目前还没有转化技术。

波利特斯(艾米·托斯)

这些黄蜂就像在你家筑巢的黄蜂。它们的巢是开放的,所以你可以看到它们,甚至可以喂它们RNA沉默在野外。它们也会回到自己的巢穴,以便随着时间的推移进行研究。它们能识别个体的脸(我猜是其他黄蜂的脸),因此可以用来研究认知的各个方面。

斯皮拉尼亚人-苍耳白蜡虫(乔纳森·亨利)

这种黑脚拖鞋蜗牛可以通过注射RNA进行操控,并且可以表达金宝搏app下载. 这个实验室创造了一个供喂食和维护用的自动化水箱,让观众大吃一惊。物种多样性的畜牧业是一个真正的瓶颈。

热带爪蟾(加里·戈尔斯基)

这不是一个新的实验系统,而是Gorbsky实验室正在利用非洲爪蟾青蛙细胞系开发青蛙基因编辑的稳健方法。他们在细胞系中进行编辑,然后将细胞核放入受精卵中,以获得编辑过的胚胎(替换细胞核仍然非常困难)。

Cuscuta(詹姆斯·韦斯特伍德)

菟丝子是一种寄生植物,它们会从其他植物那里偷取食物,这在生物学上是很不寻常的。它们和有害杂草一样具有经济重要性。寄生融合使得两种植物共享RNA、蛋白质和DNA。

菟丝子杂草寄生在其他植被上

斯考洛佩斯(约书亚·罗森塔尔)

夏威夷短尾乌贼的神经细胞数量非常多,大脑中的RNA编码水平异常高。大脑中的RNA编辑可以让乌贼产生不同的蛋白质。你知道吗,大多数头足类动物在产卵后死亡?因此繁殖相当困难。在乌贼中编辑CRISPR基因组是可能的尽管如此,第一个例子是色素沉着基因。

田鼠属(Zoe Donaldson)

田鼠有着迷人的社会行为。例如,两个相似的物种有着非常不同的社会行为。一个是一夫一妻制的,另一个是滥交的,并且负责的基因被理解。有可能用RNAi使这个基因沉默,从而使一夫多妻制物种一夫一妻制。

萨格雷阿诺利斯酒店(Doug Menke)

目前还没有任何方法可以在变色龙蜥蜴或任何爬行动物身上产生靶向基因突变。但蜥蜴的CRISPR/Cas技术正在取得新的成功。的Menke实验室能够制造出具有目标突变的白化蜥蜴。现在呢?你会首先研究什么?他们正在开始研究是否能将长腿蜥蜴变成短腿蜥蜴。

斑马雀(克劳迪奥·梅洛)

这些非常可爱的鸟学唱歌就像人类学说话一样。雀鸟必须早起学习,利用听觉反馈来学习,像小鸟一样叽叽喳喳,像人一样有方言。这在动物界是很少见的。

尖吻加斯特罗斯特乌斯酒店(丹·博尔尼克)

一篇关于刺鱼科学的论文首次发表于1867年。据说他们很难养大,因为他们在囚禁期间互相殴打。刺鱼对不同的环境表现出不同寻常的平行适应,因此可以用于研究免疫学、神经生物学等进化的遗传基础。

原绿球菌(Penny Chisholm)

这种蓝藻是现存最小的光合细胞,也是地球上最丰富的细胞(是人类生物量的两倍)实验室正在开发一种使用新型囊泡的系统,以有效地转化这些根本不喜欢外源DNA的细胞(可能是因为它们总共只有1700个基因)。绿色覆盖原绿球菌MED4的透射电镜观察

海德拉(塞琳娜·朱利亚诺)

这是一个已知的干细胞和再生模型。小的水螅体可以长回完整的水螅体,水螅体有无性和有性生殖生命周期。人们可以在卵子中注入质粒DNA来获得转基因动物。他们可能是不朽的。

曼尼霍特埃斯库兰塔酒店(布雷克迈耶斯)

木薯是世界上第五大种植作物,所以它养活了很多人。这个实验室正试图提高同源重组的效率,以减少重组所需的植物数量,因为这个过程很昂贵。他们正在使用一种冷荧光指示系统来快速识别重组体。

节肢动物(Jason Rasgon)

这个实验室正在开发用于全节肢动物基因操作的工具。远程控制系统(受体介导的货物子房转导)交付Cas9 RNP现在他们正试图用受体介导的内吞作用来取代胚胎注射(很难做到,价格昂贵,不是每个实验室都有这种能力)。他们用这种方法来编辑那些棕色的灰斑蝽,使它们变成粉红色。

我们很高兴看到许多不同的生物正在开发和共享新的工具。你有你在实验室研究的最喜欢的生物吗?让我们知道!

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