顺式调节元件(CRE)与反式调节剂相互作用以编排基因表达,但是在多基因基因座中如何协调转录调控尚未实验定义。我们试图表征控制相邻共刺激基因CD28,CTLA4和ICO的动态表达的CRE,并编码了T细胞介导的免疫的调节剂。平铺CRISPR干扰(CRISPRI)筛选在常规和调节子集的原代人T细胞中,发现的基因,细胞子集和刺激特异性CRE。与CRISPR敲除筛选和针对转座酶可访问的染色质的测定(ATAC-SEQ)分析确定了在特定的CRISPRI-RESPONSIME元素上影响染色质状态的反式调节剂,以控制共刺激基因表达。然后,我们发现了一个关键的CCCTC结合因子(CTCF)边界,该边界增强了与CTLA4的相互作用,同时还可以防止CD28的混杂激活。通过系统地绘制CRE和相关的反式调节剂直接在原代人T细胞子集中,这项工作克服了长期存在的实验局限性,以解码与免疫稳态至关重要的复杂的多基因基因座中的上下文相关基因调节程序。
摘要:细菌基因组编辑包括一系列繁琐且多步骤的方法,例如自杀质粒。成簇的规律间隔短回文重复序列 (CRISPR)-Cas 技术的发现和应用因其简单性和可编程性而彻底改变了真核生物的基因组编辑。然而,该系统在细菌基因组编辑中并没有得到广泛的青睐。在这篇综述中,我们总结了 CRISPR-Cas 介导的细菌基因组编辑的主要方法和困难,并提出了一些规避这些问题的替代方法,包括 CRISPR 切口酶、Cas12a、碱基编辑器、CRISPR 相关转座酶、引物编辑、内源性 CRISPR 系统以及使用预制的 Cas 蛋白和向导 RNA 的核糖核蛋白复合物。最后,我们还讨论了基于荧光蛋白的方法来评估基于 CRISPR 的系统对细菌基因组编辑的有效性。CRISPR-Cas 仍然有望成为细菌中的通用基因组编辑工具,并且正在进一步优化以扩大在这些生物体中的应用。这篇综述提供了罕见的基因组编辑综合视角。它还旨在让微生物学界熟悉不断增长的细菌基因组编辑工具箱。
摘要 CRISPR-Cas 系统无疑彻底改变了基因组编辑领域,能够以引导 RNA 特异性的方式进行靶向基因破坏、调控和恢复。在本综述中,我们重点介绍目前可用的使用 CRISPR 核酸酶的基因恢复策略,特别是用于治疗遗传疾病的策略。通过 DNA 修复机制的作用,CRISPR 介导的基因组靶标处的 DNA 切割可以移动阅读框以纠正异常的移码,而两个位点的 DNA 切割可以诱导大量缺失或倒位,从而纠正 DNA 的结构异常。需要供体 DNA 的同源性介导或同源性独立的基因恢复策略已经得到开发并广泛应用于精确纠正目标基因中的突变序列。与上面列出的 DNA 切割介导的基因校正方法相比,碱基编辑工具可以在没有供体 DNA 的情况下实现碱基转换。此外,人们已经利用 CRISPR 相关转座酶来产生靶向敲入,并且已经开发出用于编辑细胞中数十个核苷酸的引物编辑器。在这里,我们介绍目前开发的基因恢复策略,并讨论每种策略的优缺点。
摘要:现代生物学,尤其是合成生物学,在很大程度上依赖于DNA元素的结构,通常是以质粒的形式进行的。质粒用于多种应用,包括用于随后纯化的蛋白质的表达,用于生产有价值化合物的异源途径的表达以及对生物学功能和机制的研究。对于所有应用,构建质粒后的关键步骤是其序列验证。传统的序列确定方法是Sanger测序,每反应限制约为1000 bp。在这里,我们提出了一种高度可扩展的内部方法,用于使用长阅读纳米孔测序快速验证放大的DNA序列。我们开发了两步扩展和转座酶策略,为双条形码测序提供了最大的灵活性。我们还提供了一个自动分析管道,以快速可靠地分析测序结果,并为每个样本提供易于解释的结果。用户友好的duba.Flow开始到虚拟管道广泛适用。此外,我们表明,使用duba.Flow的构造验证可以通过条形码菌落PCR扩增子测序进行,从而加速了研究。关键字:合成生物学,长阅读测序,DNA构造验证,菌落PCR,实验室自动化,双条形码扩增子测序■简介
转座在重塑所有生物体的基因组中起着关键作用 1 。IS200/IS605 和 IS607 家族 2 的插入序列是最简单的移动遗传元件之一,仅包含其转座及其调控所需的基因。这些元件编码 tnpA 转座酶,这对于动员至关重要,并且通常携带辅助 tnpB 基因,而该基因对于转座而言并非必需。尽管 TnpA 在 IS200/IS605 转座子动员中的作用已得到充分证实,但 TnpB 的功能仍然很大程度上未知。有人提出 TnpB 在转座调控中发挥作用,尽管尚未确定相关机制 3–5 。生物信息学分析表明 TnpB 可能是 CRISPR–Cas9/Cas12 核酸酶的前身 6–8 。然而,尚未发现 TnpB 具有任何生化活性。我们在此表明,耐辐射奇球菌 ISDra2 的 TnpB 是一种 RNA 引导的核酸酶,受来自转座子右端元件的 RNA 引导,切割 5′-TTGAT 转座子相关基序旁的 DNA。我们还表明,TnpB 可以重新编程以切割人类细胞中的 DNA 靶位。总之,这项研究通过强调 TnpB 在转座中的作用扩展了我们对转座机制的理解,通过实验证实了 TnpB 是 CRISPR-Cas 核酸酶的功能性前体,并将 TnpB 确立为基因组编辑新系统的原型。
项目详细信息:对表观基因组的作用有广泛的兴趣,因为预计将介导遗传风险对疾病发展的影响。表观基因组包括各种直接调节基因活性的不同机制(即在不同的开发阶段)和空间(即在不同的组织和细胞类型中)。在大规模上单独填充这些不同的表观遗传机制的昂贵。取而代之的是,在单个实验中,具有测序(ATAC-SEQ)的转座酶染色质(ATAC-SEQ)的测定提供了一种具有成本效益的方法,可以在单个实验中获得基因调节活性的广泛视图。该技术通过检测有准备与基因调节机械相互作用的基因组的暴露区域(“开放染色质”)一起起作用,从而同时捕获了多个调节元件。通过将ATAC-SEQ数据与高级机器学习算法整合在一起,可以将信号分解为特定的表观遗传机制,例如转录因子结合位点。尽管已经有成功的概念证明研究证明了这种方法,但尚未完全利用它来加深我们对遗传变异如何促进疾病发展的理解。该博士学位的总体目标是提供可重复的方法,以促进表观遗传数据与遗传关联研究的整合,以提取新的生物学见解,从而增强我们对疾病发展的理解并加速对新型治疗的识别。
背景CRISPR-CAS系统通过各种高级基因组编辑工具(例如核酸酶,基础编辑器和转座酶)演变,这些工具可以有效地产生靶向靶诱变[1]。尤其是,基于CRISPR系统开发的胞嘧啶碱基编辑器(CBE)和腺嘌呤碱基编辑器(ABE)可以在包括小鼠在内的各种生物体中有效地执行C•g至t•a和a•t至g•c替代基础[2,3] [2,3] [4,5]。最近,也报道了C c cg base Editor(CGBE1),使C可以在人类细胞中进行G基础转移的c转移[6]。然而,由于基因编辑限制(由于同源性定向修复(HDR))导致的基因编辑局限性(HDR),涉及一个或多个核苷酸插入,转化或截断的精确靶向突变仍然具有挑战性。Prime Editor(PE)是一种新的概念基因组编辑工具,包括带有Nickase Cas9(H840A)的融合蛋白和商业的Moloney Moloney鼠白血病病毒逆转录酶(M-MLV RT)。pe由编码所需的编辑序列[7]的Prime编辑指南RNA(PEGRNA)驱动。这种精心设计的基因组编辑系统允许靶向基础转化率的靶向诱变,以及小的插入和插入,而没有双链DNA断裂或供体DNA [7-10]。
虽然基于Piggybac转座子的转基因被广泛用于各种新兴模型生物,但其在黄油环和飞蛾中相对较低的换位速率却阻碍了其用于鳞翅目常规遗传转化的使用。在这里,我们测试了密码子优化的多活跃pigbac转座酶(hypbase)mRNA形式的适用性,以将转基因盒递送和整合到储藏室的基因组中。与供体质粒共同注射,成功整合了1.5 - 4.4 kb的表达盒,驱动荧光标记物EGFP EGFP,DSRED或EYFP与3XP3启动子中的眼睛和Glia中的EYFP。从72小时的胚胎和幼虫,pupae和携带隐性白眼突变的成年人中,可以从72小时的胚胎中检测到转基因在G 0中的体细胞整合和表达。总体而言,注射卵中有2.5%存活到具有镶嵌荧光的成年成年人中。随后的荧光G 0创建者脱离了3xp3 :: eGFP和3xp3 :: eyfp的单插入副本,并产生了稳定的同源线。表达3xp3 :: DSRED的G 0创始人的一小部分G 0的随机跨跨跨跨,产生了一个稳定的转基因线,以一个以上的转基因插入位点分离。我们讨论了如何使用hypbase在Plodia和其他飞蛾中产生稳定的转基因资源。
在过去的几十年里,斑马鱼因其发育快、基因操作简单、成像简单、与人类共享保守的疾病相关基因和途径等优势,成为一种越来越受欢迎的疾病模型。与此同时,疾病机制的研究越来越多地关注非编码突变,这需要增强子和启动子等调控元件的基因组注释图。与此同时,斑马鱼研究的基因组资源正在扩大,产生了各种基因组数据,有助于定义调控元件及其在斑马鱼和人类之间的保守性。在这里,我们讨论了生成斑马鱼基因组调控元件功能注释图的最新进展,以及如何将其应用于人类疾病。我们重点介绍了社区驱动的发展,例如 DANIO-CODE,以生成斑马鱼基因组数据和功能注释的集中和标准化目录;考虑当前注释图谱的优势和局限性;并提供解释和整合现有图谱与比较基因组学工具的考虑因素。我们还讨论了开发标准化基因组学协议和生物信息学流程的必要性,并为开发分析和可视化工具提供建议,这些工具将整合各种多组学批量测序数据以及快速扩展的单细胞方法数据,例如使用测序对转座酶可及染色质进行单细胞测定。此类整合工具对于利用批量基因组学提供的多组学染色质表征以及新兴单细胞方法提供的细胞类型分辨率至关重要。总之,这些进展将构建一个广泛的工具包,用于探究斑马鱼的人类疾病机制。
理由:据报道,肿瘤细胞表观遗传学,尤其是染色体可及性,与肿瘤免疫景观和免疫疗法密切相关。但是,确切的机制仍然未知。方法:使用全外活体测序分析13个用PD1免疫疗法治疗的结直肠肿瘤样品。使用测序(ATAC-SEQ)和RNA测序进行转座酶可访问的染色质测定法用于检测肿瘤细胞的染色体可及性状态和筛查调节途径。结果:Polybromo-1(PBRM1)是12个与免疫疗法敏感性相关的体细胞突变频率最高的基因之一。PBRM1/PBRM1结直肠癌的缺乏症促进了体内和体外微环境中CD8 + T和NK细胞的PD-1免疫疗法敏感性以及CD8 + T和NK细胞的趋化性。ATAC测序表明,SWI/SNF复合物的关键成分的缺失增加了肿瘤细胞中染色体可及性的增加,并通过激活NF-κB信号传导途径触发细胞因子的释放,例如CCL5和CXCL10。在BALB/C小鼠或结直肠患者衍生的肿瘤器官(PDTOS)中应用ACBL1(PRM1的ProC抑制剂)显着促进了对PD1抗体免疫疗法的敏感性。结论:我们的研究确定PBRM1/PBRM1缺乏症与结直肠癌的PD1免疫治疗敏感性呈正相关。基本的分子机制涉及调节染色体可及性,NF-κB信号通路的激活以及微环境中的免疫细胞浸润。这些发现确定了潜在的分子靶标,以增强结直肠癌的免疫疗法。