您的当前位置:首页->新闻中心
新闻中心

杜克大学Nature Biotechnology行使CRISPR操控表观基因组

标签:杜克大学,大学,行使,操控,表观,基因,基因组  2020-3-9 9:17:22  预览

  

杜克大学的研究人员开发出了一种新方法,可以正确地控制基因开启及激活的时间。借助这一新技术研究人员可通过化学操控包装DNA的蛋白,来开启特异的基因启动子和加强子——控制基因活性的基因组片段。
 
研究人员说,拥有操控表观基因组的能力将有助于他们探讨特别启动子和加强子在细胞奥林巴斯显微镜命运或遗传病奥林巴斯显微镜风险中所起的作用百度网站优化,并可能为基因治疗及指导干细胞奥林巴斯显微镜分化提供一条新途径。
 
这项研究在线发表在Nature Biotechnology杂志上。
 
杜克大门生物医学工程学助理教授Charles Gersbach说:“除了现实的遗传序列,基因组的统统都与表观基因组联系在一路。在健康奥林巴斯显微镜和疾病奥林巴斯显微镜状态下,表观基因组和我们的DNA发挥同样紧张的作用,决定了细胞奥林巴斯显微镜的功能。你想想我们有200多种细胞奥林巴斯显微镜类型,每个细胞奥林巴斯显微镜类型中的DNA几乎都是一样的,那么这一点就显而易见了。表观基因组决定了每个细胞奥林巴斯显微镜激活哪些基因以及基因激活的程度。”
 
如许的遗传控制子是由组蛋白和一系列组蛋白或是DNA的化学修饰所构成——帮助决定了基因是否开启或关闭。
 
而Gersbach研究小组并没有通过改变基因自身来实现控制。
 
Gersbach说:“紧挨着每个基因都有一段称作为启动子的DNA序列网站排名,它控制了基因的活性。也有很多称作为加强子的其他基因组片段根本不靠近基因,但它们也同样发挥至关紧张的作用,影响了基因的活性。”
 
在曩昔的十年里,杜克大门生物统计学和生物信息学助理教授Timothy Reddy将大部分的时间都投入到了绘制整个人类基因组数百万如许的加强子的图谱上。然而一向没有一种很好的方法来确定每一个加强子的确切功能。一个加强子或允许以影响靠近的某个基因或是整个基因组的几个基因——或是根本不影响任何基因。
 
为了激活这些加强子并了解它们的功能,Reddy想或许他可以采用化学方法改变加强子处的组蛋白来开启它们。
 
Reddy说:“尽管已经发现了一些可以影响整个基因组加强子的药物,但这就像‘焦土’政策。我想开发一些工具能够在特定的位点插入及改变特别很是特异的表观遗传标记,从而阐明每个加强子的功能。”
 
通过与杜克大学基因组和计算机生物学中心的Gersbach合作,Reddy找到了这种特异性。Gersbach专门研究称作为CRISPR的基因靶向系统。最初是作为细菌的一种自然抗病奥林巴斯显微镜毒系统被发现,在曩昔的几年里研究人员劫持了这一CRISPR系统,如今它被应用来切割和粘贴人类基因组中的DNA序列(延长阅读:清华大学Cell子刊发表CRISPR研究紧张成果 )。
 
为了实现这一表观基因组编辑应用,Gersbach沉默了CRISPR的DNA切割机制,仅行使它作为靶向系统传送一种乙酰转移酶到特异启动子和加强子处。
 
“这就像我们使用CRISPR找到了一处遗传地址,因此我们可以在特异位点改变DNA的包装,”Reddy说。
 
Gersbach和Reddy通过靶向少数几个充分研究的基因启动子和加强子,对他们的一些人工表观遗传药物进行了测试。尽管很早曩昔这些组蛋白修饰就与基因活性联系在一路,然而人们并不清楚它们是否足以开启基因。虽然曩昔Gersbach和Reddy曾使用其他的技术激活了基因加强子,但却未能成功激活加强子。
 
让二人感到极为惊喜的是,药物不仅激活了一些基因启动子,相比于以往的方法还更好地开启了邻近的基因。同样令人惊奇的是,它也对加强子起作用:通过靶向基因组迢遥位点的一些加强子他们可以开启一个基因或甚至是一些基因家族——这是他们夙昔的基因活化剂无法做到的事情。
 
而他们的研究效果真正令人愉快之处在于,获得了一种新能力可曩昔所未有的体例探索数百万的潜在加强子。
 
研究的第一作者、Gersbach实验室博士后研究人员Isaac Hilton说:“一些遗传疾病奥林巴斯显微镜是简单明了的——假如一个特定基因发生突变,那么你就会罹患疾病奥林巴斯显微镜。但像癌症、心血管疾病奥林巴斯显微镜或神经退行性疾病奥林巴斯显微镜等很多疾病奥林巴斯显微镜有着更为复杂的遗传组成。基因组序列中很多不同的变异可以影响你的疾病奥林巴斯显微镜风险,并且如许的遗传变异可能发生在Tim发现的这些加强子中四川人事考试信息网,在那里它们可以改变基因表达水平。有了这一技术,我们可以探讨它们的确切功能以及它们与疾病奥林巴斯显微镜或药物治疗反应的相关性。”
 
Gersbach增补说:“你不仅可以开始解答这些题目,或许还能够将这一技术用于基因治疗来激活通常沉默的基因,或是控制干细胞奥林巴斯显微镜变为不同细胞奥林巴斯显微镜类型的途经。这是将来我们将追寻的所有方向。”

(生物通)