可编程的 CRISPR/Cas9 DNA 核酸酶是一种多功能的基因组编辑工具,但它需要宿主细胞 DNA 修复机制来改变基因组序列。这一事实导致切割位点的基因组发生不可预测的变化。因此,人们迫切需要能够改变基因组而不会导致 DNA 双链断裂的基因组编辑工具。在这里,我们表明,启动子相关短向导 (sg) RNA 与融合到 Krüppel 相关框域 (KRABd) 的死 Cas9 (dCas9) 以及甲基 CpG 结合蛋白 2 (MeCP2) 的转录抑制域的表达可导致小鼠胚胎干细胞和人类胚胎肾 (HEK) 293 细胞中的持续基因沉默。令人惊讶的是,这种效果在 DNA(胞嘧啶-5)-甲基转移酶 3A 和 3B(Dnmt3A 2 / 2 、Dnmt3b 2 / 2 )耗尽的细胞中是可以实现的,甚至会增强。我们的结果表明,dCas9-KRABd-MeCP2 融合可用于长期表观遗传基因沉默,可用于细胞生物学,并可能用于治疗环境。
我们使用 All-in-one Cas9 构建体编辑了 HEK293 细胞中的 DNA (胞嘧啶-5-)-甲基转移酶 3 beta (DNMT3B) 基因,从编辑后的细胞中分离基因组 DNA,然后使用标准 (黄色曲线) 和 snapback 引物 (红色曲线,图 2A) 进行 CRISPY 测定以量化编辑成功率。我们还对从未编辑的细胞中分离的 DNA 进行了 CRISPY 测定,同样使用标准 (黄色曲线) 和 Snapback 引物 (红色曲线,图 2B)。正如预期的那样,标准引物在编辑和未编辑的 DNA 中均提供了强大的扩增,然而 snapback 引物仅在从编辑细胞中分离的 DNA 中提供了明显的扩增。标准和 snapback 引物之间的 ΔCt 可直接测量编辑成功率,而熔解曲线形状之间的差异表明编辑的 DNA 中存在缺失 (图 2C,方框区域)。
DNA 甲基化由从头甲基转移酶 DNMT3a 和 DNMT3b 建立,并由 DNMT1 在细胞分裂过程中维持,DNMT1 优先识别半甲基化 DNA 而非非甲基化 DNA。1 DNA 甲基化可被十一种易位甲基胞嘧啶双加氧酶 (TET) 去除,包括 TET1、TET2 和 TET3。2 组蛋白修饰由不同的酶催化。各种组蛋白乙酰转移酶 (HAT) 和组蛋白去乙酰化酶 (HDAC) 催化或去除赖氨酸上的乙酰化。组蛋白甲基转移酶 (HMT) 和脱甲基酶催化或去除赖氨酸上的甲基化,蛋白质精氨酸甲基转移酶 (PRMT) 催化组蛋白尾部的精氨酸甲基化。小分子抑制剂是从小分子库中筛选出来的化合物,可干扰特定的生物过程。一些小分子抑制剂针对表观遗传过程,用于基础研究和治疗开发。这些抑制剂的靶标通常是表观遗传标记的写入者或擦除者。DNA 去甲基化剂,如 DNA 甲基转移酶抑制剂 (DNMTi),可降低 DNA 甲基化,已用于抗癌治疗。
CRISPR 碱基编辑技术倾向于编辑目标区域中的多个碱基,这限制了精确恢复疾病相关的单核苷酸多态性 (SNP)。我们设计了一种不完美 gRNA (igRNA) 编辑方法,该方法利用具有一个或多个与目标基因座不互补的碱基的 gRNA 来引导碱基编辑生成单碱基编辑产物。碱基编辑实验表明,与正常 gRNA 编辑相比,使用 CBE 的 igRNA 编辑大大增加了单碱基编辑分数,并且编辑效率更高。使用腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 也获得了类似的结果。在 DNMT3B、NSD1、PSMB2、VIATA hs267 和 ANO5 等基因座上,实现了近乎完美的单碱基编辑。通常,可以使用简单的协议从一组少数 igRNA 中选择具有良好单碱基编辑效率的 igRNA。作为概念验证,本研究使用 igRNA 构建了导致原发性高草酸尿症的疾病相关 SNP 细胞系。这项工作提供了一种使用 ABE 和 CBE 实现单碱基碱基编辑的简单策略,并克服了限制碱基编辑器用于治疗 SNP 相关疾病或创建携带疾病相关 SNP 的细胞系和动物模型的关键障碍。
摘要:唐氏综合症是人类中研究良好的非整倍性疾病,与各种疾病表型有关,包括心血管,神经系统,血液学和IM-COMALOGITY疾病过程。本评论本文旨在讨论胎儿发育过程中基因表达研究的研究。进行了描述性综述,其中包括1960年9月至2022年9月在PubMed数据库上发表的所有论文。我们发现,在羊水中,发现某些基因(例如Col6a1和dscr1)受到影响,从而导致表型颅面变化。此外,还确定了其他基因,例如GSTT1,CLIC6,ITGB2,C21ORF67,C21ORF86和RUNX1在羊水中受到影响。在胎盘中,观察到了MEST,SNF1LK和LOX等基因的失调,这反过来影响了神经系统的发育。在大脑中,基因DYRK1A,DNMT3L,DNMT3B,TBX1,OLIG2和AQP4的失调已被证明有助于智力障碍。在心脏组织中,发现GART,ETS2和ERG基因表达失调会引起异常。此外,观察到Xist,Runx1,Son,Erg和Stat1的失调,导致骨髓增生性疾病。了解基因的差异表达提供了对DS遗传后果的见解。对这些过程的更好理解可能为发展遗传和药理学疗法的发展铺平道路。
摘要:唐氏综合症是人类中研究良好的非整倍性疾病,与各种疾病表型有关,包括心血管,神经系统,血液学和非洲系统疾病过程。本评论本文旨在讨论胎儿发育过程中基因表达研究的研究。进行了描述性综述,其中包括1960年9月至2022年9月在PubMed数据库上发表的所有论文。我们发现,在羊水中,发现某些基因(例如Col6a1和dscr1)受到影响,从而导致表型颅面变化。此外,还确定了其他基因,例如GSTT1,CLIC6,ITGB2,C21ORF67,C21ORF86和RUNX1,也被鉴定为在羊水流体中受到影响。在胎盘中,观察到了MEST,SNF1LK和LOX等基因的失调,这反过来影响了神经系统的发育。在大脑中,基因DYRK1A,DNMT3L,DNMT3B,TBX1,OLIG2和AQP4的失调已被证明有助于智力障碍。在心脏组织中,发现GART,ETS2和ERG基因表达失调会引起异常。此外,观察到Xist,Runx1,Son,Erg和Stat1的失调,导致骨髓增生性疾病。了解基因的差异表达提供了对DS遗传后果的见解。对这些过程的更好理解可能为发展遗传和药理学疗法的发展铺平道路。
产品描述人类甲基化和非甲基化的DNA集由两个对照DNA(非甲基化和甲基化)以及一组特定设计的引物,可与EZ DNA甲基化 - 甲基化 - 光点™结合使用,EZ DNA甲基化 - ez DNA甲基化基因甲基化基因甲基化基因,EZ DNA甲基化基因, Zymo研究以评估DNA的亚硫酸含量转化的效率。从包含DNA甲基转移酶DNMT1( - / - )和DNMT3B( - / - )1的细胞中纯化了人类HCT116 DKO非甲基化DNA。源自HCT116 DKO细胞的DNA具有低水平的DNA甲基化,可用作DNA甲基化分析的对照(图1)。人类HCT116 DKO甲基化的DNA被纯化为HCT116 DKO DNA,并且已在所有胞质位置进行了酶甲基化,该位置包括M.SSSI甲基转移酶2的CG二核苷酸,并可以用作DNA甲基化分析的阳性对照。在亚硫酸盐处理后,甲基化的胞嘧啶仍未转化(在哺乳动物中,胞嘧啶甲基化主要发生在CPG的情况下),而PCR后,非甲基化的胞嘧啶被转化为尿嘧啶并被检测为胸骨。DAPK1控制引物扩增了与死亡相关蛋白激酶1(DAPK1)基因的甲基化,非甲基化和混合甲基化拷贝,并用于在甲硫酸盐转化对照DNA后用于使用。恢复的DNA非常适合许多应用,包括下游分析,例如PCR,限制性核酸内切酶消化,测序等。
神经退行性疾病等(Pagiatakis等,2021)。由于医疗和公共卫生资源的显着发展,在过去的几十年中,人类预期寿命迅速增强。然而,增强的预期寿命已导致发病率更高,并且在残疾中生活了多年(Pagiatakis等,2021)。因此,有必要了解衰老过程,以便将与之相关的不良健康结果最小化。研究确定了衰老,基因组不稳定性,端粒短路,蛋白质静脉曲张等的某些标志,表观遗传改变是这些标志之一(López-Otín等人,2013年)。至少在理论上是可逆的,与衰老相关的表观遗传变化正在广泛研究以探索健康衰老的可能性(Jones等,2015)。DNA甲基化是研究最广泛的表观遗传过程(Pal&Tyler,2016年)。DNA甲基化是指在CPG二核苷酸(近鸟嘌呤近端)的胞嘧啶残基(5 MC)的第三碳上添加甲基(Martin&Fry,2018年)。通常,DNA甲基化发生在那些具有高胞嘧啶和鸟嘌呤(CG)含量的基因组区域内,即所谓的CPG岛(Martin&Fry,2018);但是,CPH(H = A,T或C)位点也可以甲基化(Lister等,2013)。DNA甲基化模式由DNA甲基转移酶(DNMT),主要是DNMT3A,DNMT3B和DNMT1(Unnikrishnan等,2018)建立。(Gopalan等,2017; Martin&Fry,2018)。在另一项研究中,Wilson等。在另一项研究中,Wilson等。虽然DNMT3A和DNMT3B是可以识别和甲基化的半甲基化和甲基化的甲基化和未甲基化的DNA的甲基甲基转移酶,但DNMT1是一种能够在半甲基化DNA上起作用的维持甲基转移酶(Okano等人,1999; un.nikrishnan and and,2018)。DNA甲基化水平可以受到内在(遗传背景)和外在因素(例如吸烟,饮食,暴露于空气污染,某些化学物质等)的影响。除了这些因素外,还报道了衰老影响DNA甲基化水平(Gopalan等,2017)。衰老和寿命直接与人类和其他几种生物体的DNA甲基化和表观遗传改变有关,总体趋势会增加全球低甲基化和随着年龄的高甲基化的区域(Johnson等,2012)。根据基因组低甲基化假设,全局DNA甲基化随着年龄的增长而降低,从而导致基因组稳定性降低和基因表达异常(Unnikrishnan等,2018)。尽管随着年龄的基因组低甲基化理论仍然很流行,但采用现代定量技术的最新研究对其进行了挑战(Lister等,2013; Unnikrishnan等,2018)。在探索全球DNA甲基化与衰老之间关系的最早尝试之一中,Vanyushin等人。(1973)研究了从1到28个月之间从雄性白化大鼠的不同组织中提取的5 mc含量的变化。在具有里程碑意义的论文中,威尔逊和琼斯(Wilson and Jones,1983)报告说,从小鼠,仓鼠和人类的皮肤细胞中提取的DNA中,人口倍增(复制衰老)的含量降低,人口加倍(复制衰老)的增加。他们报告说,随着年龄的增长,从大脑,心脏和脾脏组织中提取的DNA的5 mC含量降低。然而,从肝脏,肺和肾脏组织提取的DNA的5个MC含量没有变化(Vanyushin等,1973)。(1987)报道了DNA
许多染色质调节剂中的突变引起具有未知机制的神经发育障碍(NDDS)。可以理解,大多数研究都集中在染色质调节剂如何控制与脑发育和功能直接相关的基因表达(例如突触基因)。然而,一些NDD模型令人惊讶地显示出大脑种系基因的异位表达。这些种系基因通常仅在生殖细胞发育和性繁殖的原始生殖细胞,睾丸和卵巢中表达。已经报道了几种NDD中的这种异位种系基因的表达,包括免疫效率,cen-细胞不稳定性,面部异常综合征1; Kleefstra综合征1; MECP2重复综合征;和智力低下,X连锁的合成,Claes - Jensen型。负责的基因DNMT3B,G9A/GLP,MECP2和KDM5C,all aste asto contode condy consultation asto contode condiment。因此,这些突变可能导致种系基因的抑制,进而导致脑细胞的严重认同危机 - 可能会干扰诺尔脑发育。因此,种系基因的异位表达是定义该NDD子集的独特标志,进一步暗示了在大脑发育过程中种系基因沉默的重要性。种系基因表达对脑发育的功能影响仍然不确定。这篇观点文章探讨了这种明显的soma-dermlin转化如何出现,以及它如何通过基因组不稳定性和感官纤毛形成受损而干扰神经循环。此外,我们还讨论了如何在实验中测试这些假设,以最终确定异位种系转录物对染色质连接NDD的贡献。
质膜富含受体和信号蛋白,这些受体和信号蛋白可从细胞外空间进行药理学干预。在这里,我们在多个癌症模型中使用人细胞表面蛋白质组和整合素家族文库进行了一系列CRISPR筛选。我们的结果确定了ITGAV(整合素αV)及其异二聚体伴侣ITGB5(整合素β5)是癌细胞扩张的必需蛋白α/β对。高密度CRISPR基因瓷砖进一步指出了整联蛋白αVβ5二聚体ITGAV的β-螺旋桨域内的积分袋。与硅化合物对接结合使用,我们开发了一个用于药物发现的CRISPR ting式实施计算机辅助(CRISPR-TICA)管道,并将CPD_AV2确定为靶向ITGAV的β-促销中央袋的主要抑制剂。CPD_AV2处理导致整联蛋白αVβ5和细胞凋亡的快速解偶联,提供了一类独特的治疗作用,从而消除了通过异二聚体分离消除整联蛋白信号传导。我们还预计,CRISPR-TICA方法将成为未来药物发现研究的一种可用方法。
