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（缺少）DNA双链断休息途径在V（d）J重组期间选择
DNA双链断裂（DSB）是可以通过多种DNA修复途径修复的剧毒病变。多个因素可能会影响修复对给定途径的选择和限制，以保证维持基因组完整性。在V（D）J重组期间，RAG诱导的DSB（几乎）是通过非同理端连接（NHEJ）途径仅修复的，以实现抗原受体基因多样性的益处。在这里，我们回顾了将RAG生成的DSB修复到NHEJ的各种参数，包括RAG核酸酶产生的DNA DSB末端的特殊性，裂解后突触复合物的建立和维护，以及DNA末端的DNA末端的末端抗切除和（Microtro）的人体学修复。在这种生理背景下，我们强调某些DSB的DNA修复途径选择有限。
MUSICiAn：通过无控制突变谱分析对参与 DNA 修复的基因进行全基因组识别
动机：了解 DNA 双链断裂 (DSB) 修复所涉及的因素对于开发靶向抗癌疗法至关重要，但许多基因的作用仍不清楚。最近的研究表明，某些基因的扰动可以改变 DSB 修复后留下的序列特异性突变的分布。这表明全基因组筛选可以通过识别基因来揭示新的 DSB 修复因子，这些基因的扰动会导致在给定 DSB 位点观察到的突变分布谱与野生型有显著偏差。然而，为全基因组扰动筛选设计适当的对照可能具有挑战性。我们探索了这样一种想法，即全基因组筛选可能允许我们放弃使用传统的非靶向对照，方法是将分析重新定义为异常值检测问题，假设大多数基因对 DSB 修复的影响最小。结果：我们提出了 MUSICiAn（突变特征目录分析），这是一种组合数据分析方法，通过测量所有光谱分布与集中趋势的偏差，对没有对照的基因扰动特定突变谱进行排序。我们表明 MUSICiAn 可以有效估计现有 Repair-seq 数据集的伪对照，筛选 476 个基因和 60 个非靶向对照。我们进一步将 MUSICiAn 应用于全基因组数据集，该数据集分析了 CRISPR-Cas9 在三个靶位点诱导的突变结果，这些突变发生在细胞中，每个细胞的个体扰动为 18,406 个基因。MUSICiAn 成功恢复了已知基因，突出了剪接体在 DSB 修复中不太受重视的作用，并揭示了进一步研究的候选基因。可用：github.com/joanagoncalveslab/MUSICiAn。
Rad51 独立的途径促进单链...
Rad51/RecA 重组酶家族在典型的双链断裂 (DSB) 修复中发挥着关键作用：切除的 DSB 末端进入同源双链 DNA (dsDNA) 模板序列以启动修复。然而，使用单链 DNA (ssDNA) 作为模板修复 DSB（CRISPR/Cas9 介导的基因编辑的常用方法）不依赖于 Rad51。我们通过使用位点特异性 HO 内切酶创建 DSB 并使用 80 nt 单链寡核苷酸 (ssODN) 修复 DSB，分析了酿酒酵母中这些不依赖于 Rad51 事件的遗传要求，并通过 Cas9 介导的 DSB 与在体内产生 ssDNA 模板的细菌逆转录子系统相结合证实了这些结果。我们表明，单链模板修复 (SSTR) 依赖于 Rad52、Rad59、Srs2 和 Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) 复合物，但与其他 Rad51 独立的重组事件不同，它不依赖于 Rdh54。我们表明，Rad59 可减轻 Rad51 对 Rad52 链退火活性的抑制，无论是在 SSTR 中还是在单链退火 (SSA) 中。当引入大小和序列相同的双链寡核苷酸作为模板时，基因编辑依赖于 Rad51。基因编辑过程中错配的吸收取决于 Msh2 的活性，它对 ssODN 3' 侧的作用与 5' 端非常不同，ssODN 可以直接退火到切除的 DSB 端。此外，DNA 聚合酶 Pol δ 的 3' 到 5' 校对活性经常切除非常靠近模板 3' 端的错配。我们进一步报告称，SSTR 会导致直接修复序列附近区域的突变增加多达 600 倍。这些 DNA 聚合酶 ζ 依赖性突变可能会损害基因编辑的准确性。
发育阶段，组织类型和性别对果蝇果蝇中DNA双链破裂修复的影响
精确修复DNA双链断裂（DSB）对于维持基因组完整性至关重要，因为无法修复DSB会导致细胞死亡。该细胞已经发展了DSB修复的两种主要机制：非同源最终连接（NHEJ）和同源性定向修复（HDR），其中包括单链退火（SSA）和同源重组（HR）。虽然已知某些因素（例如年龄和染色质的状态）会影响DSB修复途径的选择，但在多细胞生物中尚未阐明发育阶段，组织类型和性别的作用。通过分子分析DR-sophila melanogaster在各种胚胎发育阶段，幼虫和成人组织的影响，通过分子分析DR-白色测定法（Tide）。在维持规范（G1/S/S/G2/M）细胞周期的组织中，HR修复的比例最高，并且在两个末端分化和多倍体组织中都被抑制。为了确定性别对修复途径选择的影响，分析了男性和女性的不同组织中的修复。当分子检查含有大部分细胞的组织时，雄性和女性会占据相似的HR和NHEJ比例。然而，当使用DR-White分析的表型分析对男性和雌性前生殖细胞中DSB修复进行分析时，与雄性相比，女性的HR显着下降。这项研究描述了发育，组织特异性循环特征的影响，在某些情况下，性别对DSB修复结果的影响，强调了多细胞生物的修复的复杂性。
弥合了进化动力学和减数分裂的分子机制之间的差距：基于模型的prDM9基因内红色女王
图1：对称PRDM9结合如何促进染色体配对的模型。在特定靶基序的结合DNA时，PRDM9（橙色椭圆形）将DNA段接近染色体轴。PRDM9绑定的某些站点可能会经历DSB（红色星星）。DSB的切除会生成一个单链端，该端将搜索一个补充序列，以用作修复模板。在对称绑定prDM9的情况下（即在两个同源物上，左侧的情况），假设同源搜索仅限于轴区域，则更直接访问了同源物的两个姐妹染色单体所提供的模板，从而促进同源性搜索并与同源物配对。然后可以将断裂作为CO或NCO事件修复，在这两种情况下，都可以在破裂的位点实现基因转换。在不对称的PRDM9结合（右侧显示的情况）的情况下，同源物不太直接访问，从而阻止了有效的同源物参与。一旦同源物已突触（这要归功于其他DSB，都在同一对染色体上的其他地方的其他位置上出现的其他DSB，稍后将进行损坏的位点。 在与DSB相对应的位置上具有不活动的结合位点的情况下，NCO将有效地实现偏见的基因转换，而有利于无效版本。稍后将进行损坏的位点。在与DSB相对应的位置上具有不活动的结合位点的情况下，NCO将有效地实现偏见的基因转换，而有利于无效版本。
连接辅助同源重组通过部署 MMEJ 和 HDR 实现精确的基因组编辑
CRISPR / Cas12a 是一种单效应核酸酶，与 CRISPR / Cas9 一样，由于其能够产生靶向 DNA 双链断裂 (DSB) 而被用于基因组编辑。与 Cas9 产生的平端 DSB 不同，Cas12a 产生的粘性末端 DSB 可能有助于精确的基因组编辑，但这一独特功能迄今为止尚未得到充分利用。在当前的研究中，我们发现，短双链 DNA (dsDNA) 修复模板包含一个与 Cas12a 产生的 DSB 末端之一匹配的粘性末端和一个与 DSB 另一端相邻的基因组区域具有同源性的同源臂，能够精确修复 DSB 并引入所需的核苷酸替换。我们将这种策略称为“连接辅助同源重组”(LAHR)。与单链寡脱氧核糖核苷酸 (ssODN) 介导的同源定向修复 (HDR) 相比，LAHR 的编辑效率相对较高，这在报告基因和内源基因中均有体现。我们发现 HDR 和微同源介导的末端连接 (MMEJ) 机制都参与了 LAHR 过程。我们的 LAHR 基因组编辑策略扩展了基因组编辑技术的范围，并更广泛地了解了基因组编辑中涉及的 DNA 修复机制的类型和作用。
ASP 2024抽象书
成功的CRISPR/CAS介导的基因组编辑取决于在特定的DNA序列下的双链断裂（DSB）的诱导以及随后的错误修复机制的启动。但是，影响CRISPR/CASPR介导的DSB效率和维修保真度的因素在植物中仍未探索。这项研究使用Nicotiana Benthamiana探索DSB修复机制对CAS9和CAS12A酶的编辑效率的影响。测试了基因间（BUR2启动子）和外显子（RDR1）区域中的多个目标位点，以测试在体外和体内编辑中裂解的敏感性。目标部位之间的体内编辑和体外切割效率差异很大。此外，体内编辑效率没有反映体外切割效率。这些结果表明，通过DNA修复机制进行完美的重新连接会损害明显的编辑效率，这表明Indel积累可能无法准确反映CRISPR/CASPR/CAS介导的基因组编辑效率。可以成功设计在DSB修复期间量化和减少完美重新连接的工厂系统。对该系统进行的正在进行的测试表明，不同的CAS酶在DSB修复过程中具有不同级别的完美重新搭配，提供了见解，以进一步优化植物中的编辑策略。
将核酸外切酶与 Cas9 融合可增强毕赤酵母中的同源重组
HR 比 NHEJ 慢得多，NHEJ 可以从 DSB 事件中拯救更多细胞。NHEJ 几乎不需要或根本不需要末端切除来直接重新连接 DSB 末端。相比之下，HR 需要短距离切除和长距离切除 DSB 以及供体来实施修复过程。此外，其他蛋白质也可能是 HR 修复途径的限制因素 [18, 19]。我们在此发现，在同时删除两个基因和整合多个片段期间，将 MRE11 与 CAS9 融合可提高 CFU 数量
SORCS2 的缺失与神经元 DNA 双重...有关
摘要 SORCS2 是构成 Vps10p 结构域受体家族的五种蛋白质之一。该家族成员在与神经元存活、分化和功能相关的细胞过程中发挥重要作用。遗传和功能研究表明 SORCS2 与认知功能以及神经退行性和精神疾病有关。DNA 损伤和 DNA 修复缺陷与衰老和神经退行性有关，瞬时神经元 DNA 双链断裂 (DSB) 也是神经元活动的结果。在这里，我们报告了 SORCS2 在 DSB 形成中的新作用。我们表明 SorCS2 丢失与小鼠齿状回中 DSB 水平升高有关，并且在人类神经元细胞系中敲除 SORCS2 会增加拓扑异构酶 IIβ 依赖性 DSB 形成并降低神经元活力。神经元刺激对体外 DNA 断裂水平没有影响，这表明观察到的差异可能不是这些细胞中异常神经元活动的结果。我们的发现与将 VPS10 受体和 DNA 损伤与神经退行性疾病联系起来的研究一致。
基因组报告构建体监测通路特异性...
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。