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2016 La rivoluzione sarà genetizzata: Dagli enzimi di restrizione a CRISPR
I progressi nel taglio del DNA utilizzando gli enzimi di restrizione hanno contribuito a spianare la strada alla rivoluzione CRISPR.
Una nuova tecnica genetica chiamata CRISPR (Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats) è pronta a rivoluzionare la ricerca genetica e le sue applicazioni. Usando qualcosa chiamato CRISPR-associated genes (Cas), la tecnica permette di fare tagli estremamente precisi nel genoma di un embrione. Finché la sequenza di DNA (acido desossiribonucleico) di destinazione è nota, l'RNA sintetico a filamento singolo (acido ribonucleico) può essere creato per trovare e rimuovere qualsiasi sezione di DNA che il ricercatore desidera (per una spiegazione accessibile del processo CRISPR, vedere questo primer della Johns Hopkins University). La scoperta di CRISPR è valsa alla professoressa di Berkeley Jennifer Doudna un Breakthrough Prize dal fondatore e CEO di Facebook Mark Zuckerberg. Per quanto rivoluzionario sia diventato questo nuovo sviluppo, quello che molti potrebbero non sapere sono i suoi precedenti. Nel 1978 un gruppo di ricercatori guadagnò il premio Nobel per un nuovo e interessante metodo per tagliare il DNA: gli enzimi di restrizione.
Il DNA è una molecola difficile. La sua struttura e composizione la rendono difficile da rompere con precisione. Inoltre, un filamento completo è lungo milioni di coppie di basi. Capire qualcosa di così grande implica avere pezzi gestibili con cui lavorare.
Gli enzimi di restrizione, noti anche come endonucleasi di restrizione, sono stati usati per la prima volta per spezzettare il DNA da Kathleen Dana e Daniel Nathans nel 1971. Sono diventati rapidamente strumentali nella moderna biologia molecolare. Le endonucleasi di restrizione riconoscono sequenze specifiche nel DNA (siti di restrizione) e tagliano entrambi i filamenti di DNA a quelle sequenze. Una digestione di restrizione prenderà un intero cromosoma e lo taglierà in ogni sito di restrizione, ottenendo un numero variabile di pezzi che dipendono da quale enzima viene usato e quanti siti di restrizione di quell'enzima sono presenti. Un processo chiamato elettroforesi utilizza una debole corrente per separare i frammenti di DNA risultanti in base alle dimensioni.
La scoperta di Dana e Nathans ha avuto enormi implicazioni. Confrontando le lunghezze dei frammenti usando diversi enzimi di restrizione, la posizione dei siti di restrizione può essere determinata, e può essere creata una mappa approssimativa del genoma. Nei batteri, sequenze specifiche (ad esempio, segmenti di DNA contenenti geni di resistenza agli antibiotici) possono essere inseriti tra i siti di restrizione per marcare o studiare diversi ceppi batterici. Frammenti di DNA più piccoli sono stati usati per identificare sezioni di DNA utili (per esempio, sequenze ripetute) e per raffinare le tecniche di sequenziamento.
Ora, in pochi anni, CRISPR è pronto a rilevare il business del taglio del DNA. Se gli enzimi di restrizione sono assi, CRISPR è un bisturi laser. Usando CRISPR, gli esperimenti hanno sostituito con successo i geni nei topi che causano una forma comune di degenerazione muscolare. In confronto a questo, gli enzimi di restrizione sono primitivi. Eppure non dovremmo sminuire la loro importanza. Il completamento del Progetto Genoma Umano, che è un sequenziamento completo dell'intero genoma, non sarebbe stato possibile senza gli enzimi di restrizione. Ma, come accade nella scienza, nuovi sviluppi e scoperte modificano la nostra comprensione. L'era di CRISPR è un momento eccitante per i genetisti.
https://daily.jstor.org/revolution-will-geneticized-restriction-enzymes-crispr/
JSTOR Daily (https://daily.jstor.org/revolution-will-geneticized-restriction-enzymes-crispr/)
The Revolution Will Be Geneticized: From Restriction Enzymes to CRISPR | JSTOR Daily
Advancement in DNA cutting using restriction enzymes helped pave the way for the CRISPR revolution.
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