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Cell:CRISPR技术助力转录调控研究

来源:生物通 作者: 2013-7-15
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摘要: CRISPRs技术成为了最近的新宠儿,这种基因组编辑技术更易于操作,也具有更强的扩展性,近期来自加州大学旧金山分校,伯克利分校等处的研究人员发表了题为“CRISPR-MediatedModularRNA-GuidedRegulationofTranscriptioninEukaryotes”的文章,指出CRISPR技术可以用于真核细胞转录调控研究,CRISPRi可以作为真核细胞基因表......


CRISPRs技术成为了最近的新宠儿,这种基因组编辑技术更易于操作,也具有更强的扩展性,近期来自加州大学旧金山分校,伯克利分校等处的研究人员发表了题为“CRISPR-Mediated Modular RNA-Guided Regulation of Transcription in Eukaryotes”的文章,指出CRISPR技术可以用于真核细胞转录调控研究,CRISPRi可以作为真核细胞基因表达精确调控的一种通用工具。这一研究成果公布在Cell杂志在线版上。 

领导这一研究的是加州大学旧金山分校的Jonathan S. Weissman研究组,华裔科学家齐磊(Lei S. Qi,音译)博士也参与了该项研究。

CRISPRs全称为规律成簇间隔短回文重复(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats),这是一类广泛分布于细菌和古菌基因组中的重复结构。研究表明,CRISPR与一系列相关蛋白、前导序列一起,能为原核生物提供对抗噬菌体等外源基因的获得性免疫能力。

此前这一研究组发现当缺失核酸内切酶活性的Cas9与一种导向RNA共表达时候,会产生一种DNA识别复合物,这种复合物能特异性干扰转录延伸,RNA聚合酶结合,或转录因子结合。研究人员将这个系统称为CRISPR干扰(CRISPRi),指出这一系统能有效抑制大肠杆菌中靶向基因的表达,并且不会出现脱靶效应。而且利用CRISPRi,还可以同时抑制多个靶基因,这种作用也是可逆。

在这一基础上,研究人员进一步发现在不同的调控功能元件的效应位点,加入dCas9,能促进其稳定和有效转录的抑制或激活,这一点在人类和酵母细胞中都得到了证实。

同时将dCas9耦合到转录抑制结构域还能极大的增强多个内源性基因的表达沉默。此外研究人员还利用RNA-seq分析表明,CRISPR干扰(CRISPRi)介导的转录抑制特异性很高。

这些研究数据均表明,研究人员建立的CRISPR系统可以作为一个模块化,灵活的DNA结合平台,用于针对靶向DNA序列蛋白召集,这也表明CRISPRi可以作为真核细胞基因表达精确调控的一种通用工具。

此外近期Cell杂志上也公布了另外一项CRISPR技术的新进展:研究人员利用CRISPR/ Cas的系统,在一个多细胞生物体内改变多个基因,快速和高效地培育转基因小鼠。

利用CRISPR/Cas技术能够产生小鼠突变体(甚至在不使用ESC的情况下),遗传研究可能不再局限于有限的几种模式生物,并且这几种模式生物都是依赖于ESC培育而成的,因而这也是常规性培育模式生物所面临的一种限制。

(生物通:张迪)


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