CRISPR用来解剖基因元素如何交流

赖斯大学的研究人员已经证明CRISPR-Cas9越来越多的著名的基因编辑工具,可以使用在人类细胞的强大的其他方式。

一个团队由水稻生物艾萨克·希尔顿和研究生开元王使用停用Cas9 (dCas9)蛋白质目标的关键部分人类基因组和综合触发转录人类的基因。

通过使用dCas9招募蛋白质,可以自然地打开基因,水稻团队能够揭示人类重要的细节启动子和增强剂——我们的DNA片段,协调,和到什么程度,我们的基因是打开,进而控制细胞的行为。

“我们使用这些合成生物学工具改善工程师人类细胞基因表达和程序的能力,从而更好地理解我们的基因是如何工作的自然,”希尔顿说。“这些类型的研究很重要,因为从长远来看,这些知识,这些技术能力可以使更好的基因和细胞治疗和生物技术。”

希尔顿说这项研究在核酸的研究突出的增长潜力CRISPR-Cas9-based合成基因控制和细胞工程的工具。团队的策略还演示了dCas9影响和理解的力量表观遗传因素推动人类基因组。

“只有大约2%的我们的基因组包含蛋白质编码基因,剩下的98%是所谓的非编码DNA,”希尔顿说。“增强剂和非编码基因和启动子是关键部分,虽然绝大多数的这些元素不让传统的基因,有迷人的遗传变异在非编码DNA。这种变化给我们的多样性,使我们人类既神奇,适应性强。

“然而,非编码DNA遗传变异也强烈与许多疾病有关,甚至细微的差别在这些地区可以与病态,”他说。”一个紧迫的挑战是,它往往是很难确定这些差异如何影响疾病发病和治疗。

“我们的目标,我们希望我们这样的技术和方法可以帮助研究人员接近使那些重要的连接,并最终介入疾病预测和仔细,”希尔顿说。

通过综合激活非编码DNA,研究人员演示了如何启动子-短DNA序列开始网站的基因,增强剂可以交流。值得注意的是,增强剂可以成千上万的碱基对远离他们的推动者,但可以通过招聘刺激基因转录激活剂蛋白质和通过形成直接的物理接触相关启动子。

“增强剂有时也可以神秘记录被称为增强器rna(厄纳),”希尔顿说。“凯显示CRISPR技术可以用来打开这些厄纳,在某些情况下,这形成了一种基因跟踪,其中一个增强剂可以拖沿着DNA与下游推动者。

“这似乎也在这个过程中,重要的转录和表观遗传信息可以沉积,”他说。“这是令人兴奋的推测,这些信息可以作为基因表达的书签,强化后续轮转录的一种积极的表观遗传反馈。”

他们的策略显示,增强剂和促进剂可以有“内在互惠。“虽然他们知道可以从一个传送信号增强器启动子,他们得知这个传输也可以走其他路。

“我们看到监管发生从一个启动子上游增强剂,”王说。“从力学上看,这被认为是经典之中,因此相当令人惊讶。”

他们还发现,CRISPR活化剂可以增加身体接触的频率增强剂和推动者,但只有当有针对性的增强剂,暗示一种单行道增加身体接触。

“我们现在知道,这些DNA片段可以在两个方向发送消息,但这似乎有身体接触方向的一个重要方面,“希尔顿说。当然“互惠,但似乎主要监管模式是一个迈向一个相应的启动子或增强器跟踪推广者。”

研究人员说他们的研究只是可能因为CRISPR-Cas9进步。“没有这些基因组定位工具,我们将不得不使用其他更多的侵入性和破坏性的合成方法,像敲打或基因修改监管元素,”王说。“我们的方法更容易epigenetically劫持或重新利用原生细胞机制,准确理解和工程师如何控制基因。”

参考:王K, Escobar M,李江,等。系统的比较CRISPR-based转录激活物揭示基因调控的特点enhancer-promoter交互。核酸Res。2022:gkac582。doi:10.1093 / nar / gkac582

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