摘要:这项研究的目的是评估在两个相关的辐射敏感性CHO10B2和IRS-20细胞(DNA-PKC中有缺陷)的两个相关细胞系中低和高线性能量转移辐射引起的DNA损伤。双链断裂。焦点的数量是细胞系和辐射类型的剂量的函数。然而,IRS-20细胞显示出比亲本cho10b2更高的焦点。在锂照射后,两种细胞系都观察到了焦点大小的增加。这可以归因于DNA损伤的簇。此外,锂诱导的每个核的较大焦点的数量随剂量增加,并与每个核的预期命中次数拟合。结论,γH2AX焦点大小提供了一种潜在的工具,可以表征与DNA损伤相关的细胞的内在放射敏性并比较不同质量辐射的影响。
简介 成簇的规则间隔回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关 (Cas) 蛋白是一类由细菌编码的、RNA 引导的可编程 DNA 靶向和切割系统。由于其使用可定制的单向导 RNA (sgRNA) 的可编程特性,CRISPR-Cas 已实现强大的汇集筛选,以探索基因组范围内遗传扰动的功能。以最常用的 CRISPR-Cas9 系统为例,化脓性链球菌 Cas9 蛋白可以与 110 个核苷酸 (nt) 的 sgRNA 复合,该 sgRNA 包含一个 20 nt 序列,该序列与目标 DNA 区域互补结合并诱导双链断裂 (DSB)。基因组 DNA 上的这种切割机制会触发宿主非同源末端连接 (NHEJ) 或同源定向修复 (HDR)
使用位点特异性核酸酶的可能基因组编辑结果概述。核酸酶诱导的 DNA 双链断裂 (DSB) 可以通过同源性定向修复 (HDR) 或易出错的非同源末端连接 (NHEJ) 进行修复。(A) 在存在具有延伸同源臂的供体质粒的情况下,HDR 可导致引入单个或多个转基因以纠正或替换现有基因。(B) 在没有供体质粒的情况下,NHEJ 介导的修复会在靶标处产生小的插入或缺失突变,从而导致基因破坏。在存在双链寡核苷酸或体内线性化供体质粒的情况下,通过 NHEJ 介导的连接插入长达 14 kb 的 DNA 片段。同时诱导两个 DSB 可导致中间片段的缺失、倒位和易位。
是开发抗生素佐剂的新兴靶标是细菌DNA修复和SOS反应途径,它控制了细菌胁迫期间的超突变,水平基因转移,持久细胞的形成和毒力的上调。8 - 13个细菌基因组中的DNA损伤可能是由中性粒细胞在感染过程中产生的氧化爆发或诱导DNA双链断裂(DSB)的抗生素治疗的氧化爆发。在细菌中,DSB的修复是由主要在革兰氏阳性细菌或RECBCD中发现的酶复合物ADDAB启动的,主要是在革兰氏负面的。9 ADDAB和RECBCD是ATP依赖性解旋酶 - 通过DNA加工的复杂生化机理起作用的核酸酶,14-16最终导致3 0单链DNA产生。15多重
基因靶向(GT)是精确操纵基因组序列的有前途的工具,但是,种子植物中的GT仍然是一项艰巨的任务。通过同源指导修复(HDR)提高GT效率的简单而直接的方法是增加植物目标部位的双链断裂(DSB)的频率。在这里,我们通过结合CAS表达的转录和翻译增强子来报告拟南芥中GT的一种多合一方法。我们发现,通过使用增强剂来促进Cas9和cas12a变体的表达可以改善拟南芥基因组中的DSB和随后的敲门效率。这些结果表明,在特定时机(卵细胞和早期胚胎)下,简单地增加CAS蛋白表达可以改善可遗传的GTS的建立。这种简单的方法允许在植物中进行常规的基因组工程。
Prime editing(PE)是基于CRISPR-Cas9系统“搜索和替换”方式的一种精准基因组操作技术,同时不需要外源供体DNA,也不需要造成DNA双链断裂(DSB)。相比于碱基编辑技术,Prime editing的编辑范围得到了广泛的扩展。目前Prime editing已在多种植物细胞、动物细胞和模式微生物大肠杆菌中得到成功应用,在动植物育种与基因组功能研究、疾病治疗、微生物菌株改造等方面展现出良好的应用潜力。本文简要介绍了Prime editing的基本策略,并从多个物种的应用角度对其研究进展进行了总结和展望,并概述了提高Prime edit效率和特异性的多种优化策略。
简单总结:基因工程技术对于遗传表征和代谢工程至关重要。稳定而强大的基因编辑方法可以加速非模式微生物的探索,这些微生物在各种应用方面显示出巨大的潜力。近年来,碱基编辑器已在广泛的微生物中实现了精确的点突变和多重基因编辑。碱基编辑器不会造成双链断裂并且不需要供体 DNA 模板,因此对于同源重组系统较低的物种,碱基编辑器比 CRISPR/Cas9 更可用。在这里,我们介绍了碱基编辑器在非模式微生物中的最新发展和应用。这种多功能方法适用于非模式微生物从精确的点突变到全基因组工程的基因编辑,并为非模式微生物的未来发展带来了良好的前景。
DNA 双链断裂 (DSB) 的修复可能是无错误的,也可能是高度致突变的,这取决于修复断裂的多种机制不同的途径中的哪一种。因此,DSB 修复途径的选择直接影响基因组的完整性,因此了解引导修复走向特定途径的参数是有意义的。这已使用基因组报告构建体进行了深入研究,其中通过目标途径修复位点特异性 DSB 会产生可量化的表型,通常是荧光蛋白的表达。使用 Cas9 等可靶向核酸酶进行基因组编辑的最新发展增加了报告基因的使用,并加速了新型报告基因构建体的生成。考虑到这些最新进展,本综述将讨论和比较可用的 DSB 修复途径报告基因,提供指导报告基因选择的基本考虑因素,并展望未来的潜在发展。
PARP 是一个蛋白质家族,它协调各种细胞过程,在 DNA 修复和基因组完整性方面发挥着重要作用。PARP1 可激活碱基切除修复 (BER),以响应 DNA 单链断裂 (SSB),其中 PARP1 与 SSB 结合并促进 DNA 修复蛋白的募集。当 PARP1 功能受损时,BER 过程会停止,并且由于复制叉不稳定而导致双链断裂 (DSB) 发生 (18)。因此,缺乏同源重组 (HR) DSB 修复途径的恶性肿瘤容易受到 PARP 抑制。PARPi 首次被证明对 BRCA1/2 突变的卵巢癌有效,而这些卵巢癌缺乏 HR (19)。随后,PARPi 的临床疗效扩展到其他携带 BRCA1/2 突变的组织学(19-27),其中大多数 PARPi 获得 FDA 批准用于治疗 BRCA1/2 突变的卵巢癌和乳腺癌(表 1)(30-37)。
本课程专为本科生和研究生、研究学者和青年科学家设计,向他们介绍基因组编辑和工程的基础知识和应用。本课程从了解基因组的基本组织和结构开始。它简要概述了不同的 DNA 链断裂及其修复机制。它向学习者介绍了基因工程的理论基础,并讨论了它在解决动物和植物遗传问题方面的局限性。本课程深入讨论了基因组编辑的关键概念,重点介绍了主要的基因组编辑工具 ZFN、TALEN 和 CRISP/Cas9。它讨论了基因组编辑工具开发的生化基础、它们的设计及其在各种遗传条件下的应用。它还讨论了使用这些技术解决人类主要遗传疾病的范围和前景。学习者还将了解与基因组编辑和工程在生殖系中的应用相关的伦理问题。