替代剪接是一个复杂的基因调节过程,它通过重新安排未成熟前MRNA转录本的内含子和外显子和外显子来区分自身。这个过程在增强基因组的转录组和蛋白质组学多样性中起着至关重要的作用。替代剪接已成为一种关键机制,该机制是在心脏发育和心血管疾病发展过程中的复杂生物学过程的关键机制。在相关生理过程中,在重要基因的调节中以协同或拮抗的方式涉及多个替代剪接因子。值得注意的是,圆形RNA直到最近才引起了其特异性表达模式和调节功能的关注。这种兴趣的复兴促使对该主题进行了重新评估。在这里,我们概述了我们当前对替代剪接机制的理解以及替代剪接因子在心血管发育中的替代剪接因子的调节作用,以及不同心血管疾病的病理学过程,包括心肌病,心肌梗死,心力衰竭,心脏失败,心脏失败,心脏失败和动脉粥样硬化。
弗里德赖希共济失调 (FRDA) 是一种遗传性多系统疾病,主要由 frataxin (FXN) 基因内含子 1 中的 GAA 过度扩增引起。这种扩增突变在转录上抑制了 FXN,FXN 是一种线粒体蛋白,是铁代谢和线粒体稳态所必需的,导致神经退行性和心脏功能障碍。目前,FRDA 的治疗方案集中于通过药物干预改善线粒体功能和增加 frataxin 表达,但在临床试验中无法有效延缓或预防神经退行性病变。最近在 FRDA 动物和细胞模型中对体内和体外基因治疗方法的研究展示了其作为 FRDA 一次性疗法的前景。在本综述中,我们概述了 FRDA 基因治疗的当前和新兴前景,特别关注 CRISPR/Cas9 介导的 FXN 基因编辑作为恢复内源性 frataxin 表达的可行选择的优势。我们还评估了造血干细胞和祖细胞中的体外基因编辑作为潜在的自体移植治疗选择的潜力,并讨论了其在解决 FRDA 特定安全问题方面的优势,以实现临床转化。
CRISPR/Cas9 基因组编辑系统的效率在许多作物中仍然有限。利用强启动子来提高 Cas9 的表达水平是提高编辑效率的常用方法。然而,这些策略也增加了脱靶突变的风险。在这里,我们开发了一种新策略,利用内含子介导增强 (IME) 辅助的 35S 启动子来驱动 Cas9 和 sgRNA 在单个转录本中,通过适度增强 Cas9 和 sgRNA 的表达来提高编辑效率。此外,我们开发了另一种策略来富集高表达 Cas9 /sgRNA 的细胞,通过共表达发育调控基因 GRF5 ,这已被证明可以提高转化效率,并且来自这些细胞的转基因植物也表现出增强的编辑效率。该系统将莴苣(Lactuca sativa)中三个目标的基因组编辑效率从 14–28% 提高到 54–81%,且脱靶编辑效率没有增加。因此,我们建立了一种新的基因组编辑系统,该系统大大提高了目标编辑效率,且没有明显增加脱靶效应,可用于表征莴苣和其他作物中的目标基因。
血友病A(HA)是由凝血因子VIII(FVIII)引起的一种常见出血疾病,长期以来一直被认为是基因治疗研究的有吸引力的靶标。然而,全长F8 cDNA不能通过腺相关病毒(AAV)向量能够充分包装。作为引起严重HA的第二大突变,F8内含子1反转(INV1)是由内骨体内重组引起的,因此大多数F8(外显子2-26)未转录。从理论上讲,可以通过整合启动子和外显子1。为了在体内测试此策略,我们通过删除F8的启动子区域和外显子1来生成HA小鼠模型。供体DNA和CRISPR/SACAS9被包装到AAV载体中,并静脉注射到HA小鼠中。治疗后,恢复F8表达并缩短了激活的部分凝血蛋白时间(APTT)。我们还比较了两个肝脏特异性启动子和两种整合供体向量。使用活性启动子时,所有处理过的小鼠都在尾盘挑战中幸存下来。这是一个体内基因修复策略的第一个报告,有可能治疗HA患者的复发突变。
杜松种类是杯形科中的灌木或树木,在森林生态系统中起着重要作用。在这项研究中,我们报告了在哈萨克斯坦收集的五种假发物种的质体(PT)基因组的完整序列(j。 communis,j。 Sibirica,J。 pseudosabina,j。 semiglobosa和j。 Davurica)。 除了两个完整的Pt基因组序列外,还注释了五种物种的Pt基因组的序列。 Sabina和J。 Seravschanica,我们先前已报告。 将这七种物种的Pt基因组序列与Pub-lic ncbi数据库中可用的杜松物种的Pt基因组进行了比较。 杜松物种的PT基因组的总长度,包括先前发表的PT基因组数据,范围为127,469 bp(j。 semiglobosa)至128,097 bp(j。 communis)。 每个杜松子质体由119个基因组成,包括82个蛋白质编码基因,33个转移RNA和4个核糖体RNA基因。 在确定的基因中,16个包含一个或两个内含子,并复制了2个tRNA基因。 对PT基因组序列的比较评估表明,鉴定了1145个简单序列重复标记。 基于82种蛋白质编码基因的26种假发物种的系统发育树,将杜松样品分为两个主要进化枝,对应于Juniperus和Sabina切片。 PT基因组序列的分析表明ACCD和YCF2是两个最多态性基因。在这项研究中,我们报告了在哈萨克斯坦收集的五种假发物种的质体(PT)基因组的完整序列(j。communis,j。Sibirica,J。 pseudosabina,j。 semiglobosa和j。 Davurica)。 除了两个完整的Pt基因组序列外,还注释了五种物种的Pt基因组的序列。 Sabina和J。 Seravschanica,我们先前已报告。 将这七种物种的Pt基因组序列与Pub-lic ncbi数据库中可用的杜松物种的Pt基因组进行了比较。 杜松物种的PT基因组的总长度,包括先前发表的PT基因组数据,范围为127,469 bp(j。 semiglobosa)至128,097 bp(j。 communis)。 每个杜松子质体由119个基因组成,包括82个蛋白质编码基因,33个转移RNA和4个核糖体RNA基因。 在确定的基因中,16个包含一个或两个内含子,并复制了2个tRNA基因。 对PT基因组序列的比较评估表明,鉴定了1145个简单序列重复标记。 基于82种蛋白质编码基因的26种假发物种的系统发育树,将杜松样品分为两个主要进化枝,对应于Juniperus和Sabina切片。 PT基因组序列的分析表明ACCD和YCF2是两个最多态性基因。Sibirica,J。pseudosabina,j。semiglobosa和j。Davurica)。 除了两个完整的Pt基因组序列外,还注释了五种物种的Pt基因组的序列。 Sabina和J。 Seravschanica,我们先前已报告。 将这七种物种的Pt基因组序列与Pub-lic ncbi数据库中可用的杜松物种的Pt基因组进行了比较。 杜松物种的PT基因组的总长度,包括先前发表的PT基因组数据,范围为127,469 bp(j。 semiglobosa)至128,097 bp(j。 communis)。 每个杜松子质体由119个基因组成,包括82个蛋白质编码基因,33个转移RNA和4个核糖体RNA基因。 在确定的基因中,16个包含一个或两个内含子,并复制了2个tRNA基因。 对PT基因组序列的比较评估表明,鉴定了1145个简单序列重复标记。 基于82种蛋白质编码基因的26种假发物种的系统发育树,将杜松样品分为两个主要进化枝,对应于Juniperus和Sabina切片。 PT基因组序列的分析表明ACCD和YCF2是两个最多态性基因。Davurica)。除了两个完整的Pt基因组序列外,还注释了五种物种的Pt基因组的序列。Sabina和J。Seravschanica,我们先前已报告。将这七种物种的Pt基因组序列与Pub-lic ncbi数据库中可用的杜松物种的Pt基因组进行了比较。杜松物种的PT基因组的总长度,包括先前发表的PT基因组数据,范围为127,469 bp(j。semiglobosa)至128,097 bp(j。communis)。每个杜松子质体由119个基因组成,包括82个蛋白质编码基因,33个转移RNA和4个核糖体RNA基因。在确定的基因中,16个包含一个或两个内含子,并复制了2个tRNA基因。对PT基因组序列的比较评估表明,鉴定了1145个简单序列重复标记。基于82种蛋白质编码基因的26种假发物种的系统发育树,将杜松样品分为两个主要进化枝,对应于Juniperus和Sabina切片。PT基因组序列的分析表明ACCD和YCF2是两个最多态性基因。使用这两个基因对26种假发物种的系统发育评估证实,它们可以有效地用作该属中植物分析的DNA条形码。这些假发物种的测序质体提供了大量遗传数据,这些数据对于该属的将来的基因组研究很有价值。
肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 和额颞叶痴呆 (FTD) 是具有共同的神经退行性途径和特征的进行性神经系统疾病。ALS/FTD 最常见的遗传原因是 9 号染色体开放阅读框 72 (C9orf72) 基因第一个内含子区域的 GGGGCC 六核苷酸重复扩增。在这篇综述中,我们全面总结了阐明 ALS/FTD 中六核苷酸重复扩增相关致病机制的越来越多的证据。这些机制包括 DNA 和转录 RNA 的结构多态性、通过相分离形成的 RNA 焦点以及二肽重复蛋白的细胞质积累和毒性。此外,G-四链体结构的形成严重损害了 C9orf72 蛋白的表达和正常功能。我们还讨论了 GGGGCC RNA 对特定 RNA 结合蛋白的隔离,这进一步加剧了 C9orf72 六核苷酸重复扩增的毒性。对 ALS/FTD 中六核苷酸重复扩增致病机制的深入了解为这些毁灭性疾病提供了多种潜在的药物靶点。
参考文献 Chase MW,Soltis DE,Olmstead RG,Morgan D.,Les DH,Mishler BD,Duvall M. R. , 价格 R. A. , Hills HG , Qiu Y.-L . , Kron KA , Rettig J. H.,Conti E.,Palmer J. D 円 Manhart J. R. , Sytsma K. J. ,迈克尔斯 H. J. , 克莱斯 W. J. , Karol KG , Clark WD , Hedroen M. , Gaut BS , Jansen R. K. , 金K.-J. , 温皮 CF , 史密斯 J 。 F.,Fumier GR,Strauss SH,Xiang Q.-Y. , Plunkett GM , Soltis PS , Swensen S. , Williams SE , Gadek P. A . , 奎因 C.J. , Eguiarte LE, Golenberg E., Leam GH Jr., Graham SW, Barrett SC, Dayanandan S. 和 Albert VA 1993. 种子植物的系统发育:质体基因 rbc 的核苷酸序列分析 L. Ann.密苏里机器人。警卫。 80: 528-580。道尔 J. J。和 Doyle J. L. 1987.一种用于少量新鲜叶组织的快速 DNA 分离程序。植物化学。公牛 l。 19: 11-15。/平塚 J. , Shimada H. , Whittier R. , lshibashi T. , Sakamoto M. , Mori M. , Kondo C. , Ho 吋 i Y. , Hirai A. , Shinozaki K. 和 Sugiura M. 1989. 水稻(Oryza sativa)叶绿体基因组的完整核苷酸序列:不同 tRNA 基因之间的分子间重组导致谷物进化过程中的 m 吋 2 或质体 DNA 倒位。莫尔。基因 t 将军。 217: 185-194。 Johnson LA 和 Soltis DE 1994. 虎耳草科植物的 matK DNA 序列和系统发育重建。字符串系 统。博特。 19:143-156。 Neuhaus H. 和 Link G. 1987.芥菜的叶绿体 tRNA Lys (UUU) 基因。当前。基因。 11:251-257。 Steele KP 和 Vilgalys R. 1994. 利用质体基因 mat K 的核苷酸序列对花荬科进行系统发育分析。博特。 19:126-142。 Sugita M. , Shinozaki K. 和 Sugiura M. 1985. 烟草叶绿体 tRNA Lys(UUU)基因含有一个2.5千碱基对的内含子:一个开放阅读框和内含子内保守的边界序列。 Proc. Na. l.学院Sci.USA 82: 3557-3561.
环化可以提高 RNA 的持久性,但缺乏简单且可扩展的方法来实现这一点。在这里,我们报告了两种有助于寻找环状 RNA (cRNA) 的方法:使用 II 组内含子通过体外环化开发的 cRNA,以及通过普遍表达的 RtcB 蛋白通过细胞内环化开发的 cRNA。我们还报告了简单的纯化方案,可实现高 cRNA 产量 (40-75%),同时保持低免疫反应。这些方法和方案促进了干细胞工程的广泛应用,以及通过锌指蛋白和 CRISPR-Cas9 实现强大的基因组和表观基因组靶向。值得注意的是,与心肌细胞和神经元中的线性加帽 RNA 相比,带有脑心肌炎内部核糖体进入的 cRNA 能够实现强大的表达和持久性,这突出了 cRNA 在这些非分裂细胞中的效用。我们还描述了通过以 cRNA 形式递送的去免疫 Cas9 进行基因组靶向,以及用于组合筛选去免疫蛋白质变体的远程多路复用蛋白质工程方法,该方法使 cRNA 递送蛋白质的表达持久性和免疫原性之间能够兼容。cRNA 工具集将有助于治疗学的研究和开发。
基因组 DNA 构成生物体的全部遗传信息。几乎所有生物体的基因组都是 DNA,只有一些病毒例外,它们具有 RNA 基因组。基因组 DNA 分子通常很大,在大多数生物体中被组织成称为染色体的 DNA-蛋白质复合物。不同生物体之间的基因组 DNA 的大小、染色体数量和性质各不相同。基因组 DNA 包含基因,即编码蛋白质或 RNA 的离散区域。基因包括编码 DNA 序列以及控制基因表达的相关调控元件。核真核基因还包含称为内含子的非编码区域。不同生物体之间的基因数量差异很大。提取纯 DNA 非常重要,以便在不同的实验中使用时获得良好可靠的结果。从细胞中提取 DNA 是一个相对直接和简单的过程。它通常在实验室中进行,并且具有许多下游应用,包括测序和 PCR。在过去的几十年里,已经发表了数百种从各种组织来源提取 DNA 的方案,有多种方案可供选择,并且有几种市售的
脑病性共济失调与神经病和前庭症状综合征(画布)是一种隐性遗传遗传遗传的神经脱发 - 由内含子双重的,非参考的CCCTT/AAGGG重复膨胀在RFC1中。研究这些重复是如何引起疾病的,我们产生了患者引起的多能干细胞衍生的神经元(无神经元)。CCCTT/AAGGG重复膨胀不会改变神经元RFC1剪接,表达或DNA修复途径功能。在报告基因测定中,将AAGGG重复转换为五肽重复蛋白。但是,这些蛋白质和重复的RNA焦点未在非神经元中检测到,并且这些重复的过表达未能诱导神经元毒性。帆布无神经元在神经元发育中表现出缺陷,并通过CRISPR删除单个扩张的Aaggg等位基因而挽救了突触连通性。这些缺陷既没有通过对照无神经元中的RFC1敲低来复制,也没有被canvas ineurons中的RFC1折扣救出。这些发现支持了在画布中的重复依赖性但不依赖神经元功能障碍的原因,在这种目前无法治疗的情况下对治疗发育产生了影响。