增强子或顺式调控元件可确保在发育过程中对基因表达进行精确的时空控制。该过程由转录因子 (TF) 和辅激活因子介导,它们将调控信息从增强子传递到其目标启动子,跨越的距离可能超过一兆碱基 1-4 。这种增强子-启动子 (E-P) 通讯被认为发生在所谓的拓扑相关结构域 (TAD) 内,拓扑相关结构域是通过黏连蛋白和 CCCTC 结合因子 (CTCF) 的环挤压过程形成的基因组基本组织单位 5-7 。TAD 或 TAD 内染色质相互作用的破坏可能导致基因表达或基因激活的错误下调,并可能导致人类疾病,这表明正确的 E-P 通讯对基因激活的重要性 8-10 。
细菌病原体,如结核分枝杆菌 ( Mtb ),利用转录因子来使其生理适应宿主内的不同环境。 CarD 是一种保守的细菌转录因子,对 Mtb 的生存至关重要。与通过结合特定 DNA 序列基序来识别启动子的传统转录因子不同, CarD 直接与 RNA 聚合酶结合,以在转录起始期间稳定开放复合中间体 (RP o )。我们之前使用 RNA 测序表明,CarD 能够在体内激活和抑制转录。然而,尽管结合任何 DNA 序列,CarD 如何在 Mtb 中实现启动子特异性调控结果仍不清楚。我们提出了一个模型,其中 CarD 的调控结果取决于启动子的基础 RP o 稳定性,并使用来自具有不同 RP o 稳定性水平的一组启动子的体外转录来测试该模型。我们表明,CarD 直接激活 MTB 核糖体 RNA 启动子 rrnA P3 (AP3) 的全长转录本产生,并且 CarD 的转录激活程度与 RP o 稳定性呈负相关。利用 AP3 的延伸 -10 和鉴别器区域中的靶向突变,我们表明 CarD 直接抑制形成相对稳定 RP o 的启动子的转录。DNA 超螺旋也会影响 RP o 稳定性并影响 CarD 调控的方向,这表明 CarD 活性的结果可受启动子序列以外的因素调控。我们的研究结果为 RNA 聚合酶结合转录因子(如 CarD)如何根据启动子的动力学特性发挥特定的调控结果提供了实验证据。
基因疗法有可能通过将治疗性遗传货物传递给疾病相关细胞来治疗疾病。对其广泛使用的一种局限性是缺乏较短的调节序列或启动子,该序列会差异地诱导靶细胞中传递的遗传货物的表达,从而最大程度地减少其他细胞类型的副作用。这种细胞类型特异性的启动子很难使用现有方法发现,需要手动策划或访问来自靶向和未靶向细胞的启动子驱动表达的大型数据集。基于模型的优化(MBO)已成为一种以自动化方式设计生物学序列的有效方法,最近已用于启动子设计方法。但是,这些方法仅使用昂贵的大型培训数据集进行了测试,并专注于为明显不同的细胞类型设计启动子,从而忽略了与与具有相似调节特征的紧密相关细胞类型设计启动子相关的复杂性。因此,我们引入了一个综合框架,用于利用MBO以数据有效的方式设计启动子,重点是发现类似细胞类型的启动子。我们将保守的目标模型(COM)用于MBO,并突出显示了实际的考虑因素,例如改善序列多样性,估算模型不确定性的最佳实践,并选择用于实验验证的最佳序列集。使用三种相对相似的血液癌细胞系(Jurkat,K562和THP1),我们表明我们的方法在实验验证了设计的序列后发现了许多新型细胞型特异性启动子。对于K562细胞,我们发现了一个启动子,该启动子的细胞类型特异性比最初用于训练模型的最初数据集高75.85%。
最近,我们描述了一个调节系统,该系统允许在较高的真核细胞系(1),植物(2)和动物(3,4)中严格控制单个基因活性。该系统的基本组件是(i)一个RNA聚合酶H最小启动子,放置在多个操作序列(TETO)的下游,其大肠杆菌tnjo Tetracycline抗性操纵子和(ii)TET抑制剂(TET)(TETR)和Simples Simples Simplex Virus Protein 16(vpp16(vp p p p)(ii)(ii)(ii)融合。在不存在四环素(TC)的情况下,TTA与TET算子结合以激活最小启动子的转录,而在TC存在下,它的关联并因此阻止了其转录激活。在TTA结合后,源自巨细胞病毒IE启动子(PHCMV,5)的最小启动子,并融合到七个TETO序列中,当在短暂性表达测定中进行比较时,在HELA细胞中的父启动子的明显强度达到了显着的强度(6)。TTA的高激活潜力及其结合位点在PHCMV*_1 [(1)中的排列;参见图ia]建议设计双向启动子,该设计将允许同时调节来自中心位置多个TETO序列的两个转录单元(图la)。这样的启动子对于多种实验方法应该有用。首先,它可以允许以化学计量量的两种基因产物的合成,这通常是产生异二聚体(或异源 - 寡聚)蛋白的先决条件。在这里,我们报告了双向启动子的构建(PBI-L;图第二,通过将不同效率的最小启动子融合到中心位置的TETO序列,可以在不同但定义的水平上共同调节两个基因产物。第三,通过在双向启动子的一侧整合适当的报告基因,可以通过报告基因函数来监测对不可读基因的调节。后一种可能性也可能有助于在细胞和有机水平上 - 筛选正确整合的表达单元,以控制感兴趣的基因。1a)表明,该启动子以定量方式共同调节了编码P-半乳糖苷酶和荧光素酶的两个报告基因。此外,我们描述了一个矢量系列,很容易允许将PBI-I用于各种目的。图1a所示的广义发散转录单元由基因X的双向启动子组成,然后是
MGMT启动子甲基化是一个表观遗传事件。 表观遗传事件在功能上是相关的,但不涉及核苷酸序列的变化。 因此,虽然MGMT启动子甲基是一个重要的预后标记,但它并不能定义胶质瘤的分离子集。 MGMT是一种DNA修复酶,可保护鼻孔和gliomacellsalsymacellsylatingchemotherapeen剂。 MGMT启动子的甲基化是表观遗传沉默的一个例子,导致MGMT酶功能损失及其对神经胶质瘤细胞的保护作用。 MGMT启动子甲基化在用替莫唑胺(TMZ)治疗的患者中产生的表面益处。。MGMT启动子甲基化是一个表观遗传事件。表观遗传事件在功能上是相关的,但不涉及核苷酸序列的变化。因此,虽然MGMT启动子甲基是一个重要的预后标记,但它并不能定义胶质瘤的分离子集。MGMT是一种DNA修复酶,可保护鼻孔和gliomacellsalsymacellsylatingchemotherapeen剂。MGMT启动子的甲基化是表观遗传沉默的一个例子,导致MGMT酶功能损失及其对神经胶质瘤细胞的保护作用。MGMT启动子甲基化在用替莫唑胺(TMZ)治疗的患者中产生的表面益处。1随后的Stupp等人2的工作表明,在接受放射线和替莫唑胺的患者中,MGMT促进甲基化改善了中值的中位数生存期(相比之下,甲基化的中位数(21.7 vs 12.7个月)。2
源自 Cas9 RNA 引导核酸酶的遗传工具为研究和改造细菌提供了必不可少的能力。虽然在 Cas9 应用于哺乳动物细胞的早期就已注意到脱靶效应的重要性,但由于细菌基因组较小,因此很容易避免 Cas9 在细菌基因组中的脱靶切割。尽管如此,一些研究报告了 Cas9 表达有毒的实验设置,即使使用催化失活的 Cas9 变体 (dCas9)。具体而言,dCas9 在与共享特定 PAM(原间隔区相邻基序)近端序列基序的引导 RNA 复合时具有毒性。在这里,我们证明这种毒性是由 Cas9 与必需基因启动子的脱靶结合引起的,脱靶基因的沉默发生在 PAM 近端序列中仅 4 个 nt 的同一性处。在大肠杆菌和其他肠细菌的各种菌株中进行的筛选表明,有毒向导 RNA 的性质会随着脱靶位置序列的进化而改变。这些结果凸显了 Cas9 可能与细菌基因组中数百个脱靶位置结合,从而导致不良影响。在设计和解释细菌中的 CRISPR-Cas 实验时必须考虑这一现象。
转录因子(TFS)对于调节基因表达和细胞命运测定至关重要。表征TF基因在时空和时间上的转录活性是了解复杂生物系统的关键步骤。苔藓植物的营养植物分子分生组织具有一些特征,可以与流动植物的芽根尖分生组织具有。然而,与配子植物组织相关的TF的身份和表达方法在很大程度上尚不清楚。只有约450个假定的TF基因,马尔丁塔蒂亚(马丁坦蒂亚多形)是植物系统生物学的出色模型系统。我们已经产生了来自Marchantia TF基因的启动子元素的近乎完整的集合。我们在集合中为所有TF启动子进行了经验测试的记者融合,并系统地分析了Marchantia Gemmae中的表达模式。这使我们能够在早期营养发展中构建表达域的图,并确定一组在干细胞区域中活跃的TF衍生启动子。细胞标记提供了其他工具,并深入了解了配子分生组织的动态调节及其进化。此外,我们为集合中的所有启动子提供了在线表达模式的在线数据库。我们期望这些启动子元素将有助于细胞类型特异性,合成生物学应用和功能基因组学。
在恶性神经胶质瘤中,MGMT(O 6-甲基鸟嘌呤甲基转移酶)基因启动子甲基化的描述/背景测试已被提议作为预测哪些恶性神经胶质瘤患者可能受益于使用烷基化剂化学疗法的方法,例如替莫唑胺(TMZ)。恶性神经胶质瘤通常接受联合治疗,包括切除,化学疗法和放射线。然而,在老年人群中,联合治疗可能太密集了,其中最常见的是这些肿瘤。对这些肿瘤的遗传多样性有了更好的了解,导致努力将分子发现纳入临床实践中,以为包括单药治疗在内的个别患者提供个性化治疗。恶性神经胶质瘤恶性神经胶质瘤是成人最常见的原发性脑癌,在美国,每年约有13,000例新病例。使用世界卫生组织(WHO)组织学标准的脑肿瘤分级对应于恶性(侵略性)的程度,范围从WHO I级(最不侵略性)到IV级(最具侵略性)。 对于恶性神经胶质瘤,间变性星形细胞瘤被认为是III级和胶质母细胞瘤多形(GBM)IV级。 ,GBM是最常见和研究最多的亚型。 1尽管有治疗的进展,但GBM的预后仍然很差,只有三分之一的患者存活了一年,不到5%的患者超过5年。 在2016年,他修订了其中枢神经系统肿瘤(CNS)的分类,以便根据遗传驱动器突变对弥漫性浸润的神经胶质瘤进行分组。使用世界卫生组织(WHO)组织学标准的脑肿瘤分级对应于恶性(侵略性)的程度,范围从WHO I级(最不侵略性)到IV级(最具侵略性)。对于恶性神经胶质瘤,间变性星形细胞瘤被认为是III级和胶质母细胞瘤多形(GBM)IV级。,GBM是最常见和研究最多的亚型。1尽管有治疗的进展,但GBM的预后仍然很差,只有三分之一的患者存活了一年,不到5%的患者超过5年。在2016年,他修订了其中枢神经系统肿瘤(CNS)的分类,以便根据遗传驱动器突变对弥漫性浸润的神经胶质瘤进行分组。2弥漫性神经胶质瘤包括前WHO II和III级星形胶质细胞肿瘤,II级和III少突胶质瘤,IV级胶质母细胞瘤和儿童弥漫性神经胶质瘤。具有胶质母细胞瘤组织学的肿瘤是根据IDH变体的存在分组的。
摘要:GT2-LIKE1(GTL1)基因是气孔发育的负调控基因,它调节植物气孔的数量。CRISPR/Cas9 系统已用于改造OsGTL1启动子。本研究旨在筛选出带有OsGTL1启动子改造的无Cas9水稻。设计Cas9特异引物对8个T 3 水稻品系的所有分蘖进行Cas9筛选。只有一个T 3 品系在所有分蘖中都是无Cas9的,而8个品系中有3个品系的所有分蘖中都有Cas9。从5个独立品系中可获得无Cas9分蘖的种子。改造植株与野生型(WT)的叶绿度、每株分蘖数和每株叶子数无显著差异。然而,8个改造品系中有7个品系的叶片显著小于WT。一些无Cas9植物中OsGTL1启动子的核苷酸序列揭示了OsGTL1启动子的修饰,包括在目标区域内的小的缺失、插入和大的缺失。