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基于 CRISPR 的基因编辑技术的发展为基因组工程领域带来了一场前所未有的革命。Cas12a 是不同于 Cas9 的 2 类 V 型 CRISPR 相关核酸内切酶家族的成员,已被重新利用并开发为具有不同 PAM 识别位点和多重基因靶向能力的多功能基因编辑工具。然而,使用目前的 CRISPR/Cas12a 技术,在哺乳动物细胞中对长序列进行高效和精确的基因组编辑仍然是一项挑战。为了解决这一限制,我们利用噬菌体重组酶开发了一种高效的 CRISPR/Cas12a 工具,用于在哺乳动物细胞中进行多重精确编辑。通过蛋白质工程,我们能够将噬菌体重组蛋白招募到 Cas12a 中,以增强其同源定向修复效率。我们的噬菌体重组辅助 Cas12a 系统在不影响酶特异性的情况下,将人类细胞中千碱基级敲入的效率提高了 3 倍。该系统的性能与基因编辑任务中常用的酶 Cas9 参考相比毫不逊色,且特异性有所提高。此外,由于 Cas12a 系统的 RNA 处理活性,我们展示了具有类似改进活性的多靶点编辑。这种紧凑的多靶点编辑工具有可能帮助理解多基因相互作用。特别是,它为人类疾病的基因治疗方法铺平了道路,这种方法可以补充现有工具,适用于多基因疾病和需要长序列校正的疾病。
摘要 — 在湿实验室实验中研究蛋白质突变体既昂贵又耗时。模拟蛋白质运动的计算实验可以补充湿实验室实验,以研究突变的影响。在这项工作中,我们提出了一个计算流程,可在计算机上执行详尽的单点氨基酸替换。我们将能量最小化作为我们生成的突变蛋白和野生型的分子动力学 (MD) 的一部分,并记录模拟每一步的能量势。我们激发了几个依赖于野生型和突变体能量最小化曲线的指标,以定量探索突变的影响。讨论和分析了两个案例研究,以展示我们的方法在识别影响最小和影响最大的突变方面的实用性。索引术语 — 能量最小化、突变、计算生物化学、结构生物学
* 1 CIC nanoGUNE BRTA,西班牙圣塞瓦斯蒂安。 2 西班牙马德里拉蒙卡哈尔大学医院遗传学服务中心、IRYCIS 和罕见疾病生物医学研究中心 (CIBERER) 3 西班牙马德里国家生物技术中心 (CNB-CSIC) 分子和细胞生物学系和罕见疾病生物医学网络研究中心 (CIBERER-ISCIII)。 4 INGEMM,拉巴斯大学医院,CIBERER-ISCIII,马德里,西班牙。 5 晶体学研究实验室,IACT(CSIC-UGR),阿米拉,格拉纳达,西班牙 6 布鲁塞尔大学间生物信息学研究所,ULB-VUB,布鲁塞尔 1050,比利时 7 布鲁塞尔结构生物学,布鲁塞尔自由大学,布鲁塞尔 1050,比利时 8 结构生物学研究中心,VIB,布鲁塞尔 1050,比利时。 9 美国马萨诸塞州波士顿 02114 马萨诸塞州总医院基因组医学中心和病理学系 10 美国马萨诸塞州波士顿 02115 哈佛医学院病理学系 11 西班牙巴塞罗那 Integra Therapeutics SL。 12 西班牙巴塞罗那庞贝法布拉大学医学与生命科学系。
传染病每年导致全球超过 1700 万人死亡。[1] 当病原体进入宿主时,细胞因子和趋化因子充当宿主组织细胞和免疫系统之间信息交换的介质。[2] 多项研究报告称,在感染的早期阶段,血液中的促炎趋化因子会升高 [3,4],包括目前正在发生的 COVID-19 大流行。[5,6] 感染事件后细胞因子和趋化因子积累的时间曲线决定了宿主内感染的时间进程和严重程度。因此,监测细胞因子和趋化因子的时间曲线有助于症状前检测和患者分层,从而实现循证临床管理。干扰素诱导蛋白 (IP-10) 和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体 (TRAIL) 与 C 反应蛋白 (CRP) 结合被认为是病毒或细菌感染患者高度相关的生物标志物。[7,8] 据报道,在细菌和病毒感染期间,这些生物标志物的血液水平会升高,从而导致包括脓毒症和急性呼吸窘迫综合征在内的严重疾病。[9] Oved 等人描述了 IP-10、TRAIL 和 CRP 的组合作为确定和分类细菌或病毒感染的分类方法。[7] 据报道,COVID-19 阳性患者的 IP-10 水平也有所升高。[10,11] 此外,在由 SARS CoV、SARS CoV2 和中东呼吸综合征 (MERS) 冠状病毒引起的严重急性呼吸综合征 (SARS) 中也观察到了 IP-10 水平升高。 [6,12—14] IP-10 被认为是呼吸道感染的明确标志,因为肺上皮气道细胞是 IP-10 的主要产生者。[13,14] 图 1 A 概述了涉及上皮细胞中 IP-10 产生的信号通路,该通路导致激活细胞防御。在受感染的宿主中,模式识别系统导致干扰素-γ 和肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 的刺激,这反过来又通过 JAK/STAT1 机制导致 IP-10 的释放。[15] 这种机制激活 T h1 细胞对病原体攻击的先天免疫力。[16,17] TRAIL 在免疫疗法中起关键作用,在诱导细胞凋亡方面至关重要。[18,19] 图 1B 提供了
全球人口正在以惊人的速度增长,到 2050 年将超过 100 亿。这种增长将给农业生产带来压力,因为要养活饥饿的大众。其中一个将承受压力的类别是蛋白质。几乎每个国家的人均蛋白质消费量都在上升,既是为了营养,也是为了消费享受。联合国估计,到 2050 年,蛋白质需求将翻一番,如果在变化之前的几年里不做出重大改变,将导致严重的整体蛋白质短缺。因此,世界正在寻求技术突破,使蛋白质更容易获得,并为子孙后代提供可持续的供应。过去十年中增长的一个蛋白质来源类别是植物蛋白,它似乎符合挑剔的消费者制定的标准,包括健康、可持续、合乎道德和相对便宜。尽管对植物蛋白的需求持续增加,但这些蛋白质在新型食品配方中的利用仍具有挑战性。
药物开发的一个关键步骤是评估治疗靶点的体内毒性,这是药物开发中人员流失的主要原因,占临床试验失败的 30% 1,2。此外,药物毒性是医院不良事件和伤害的重要原因,每年影响美国 200 万患者 3。例如,由于 EGFR 激活在正常组织中起着不可或缺的作用,因此在接受抗 EGFR 治疗的患者中经常观察到皮肤和胃肠道毒性 4,5。同样,抗逆转录病毒 HIV 治疗的肝毒性与肝脏中 PNP 和 PXR 等靶蛋白的重要作用有关 6,7。以前使用药物警戒数据来识别与副作用相关的蛋白质 8 的努力没有考虑到组织特异性。其他方法,包括计算机定量构效关系 (QSAR) 模型和细胞系体外筛选和器官芯片分析,仅评估单个组织中的毒性,例如肝毒性 9、10、肾毒性 11 或心脏毒性 12。这些方法可能成本高昂、耗时,并且准确性和可转化性通常有限 13。需要一种将靶点与体内组织毒性联系起来的有效系统方法。关键挑战之一是靶点蛋白和副作用之间的知识差距。我们对可用药蛋白质药理学的大部分知识在于它们的治疗潜力,而这些蛋白质与不良副作用之间的关系仍然是个谜 14。此外,由于难以推断靶点与组织特异性效应之间的因果关系,我们可以借鉴的已知例子很少,因此很难开发出系统的方法预测一般组织毒性 15。为了解决这一根本问题,我们引入了一个基于靶标的算法框架 TissueTox,用于预测组织毒性(图 1a)。使用来自 45 种人体组织和 10 种身体系统中的 548 种药物和 620 种副作用的数据(补充表 1),我们定义了一个靶标和组织毒性的参考数据集(在线方法)。我们使用此参考数据集为 10 个系统和 45 种组织中的每一个训练了一个监督模型。在 TissueTox 中,我们整合了四种类型的多组学特征,包括 mRNA 表达、对
简单总结:草鱼Ctenopharyngodon idellus是我国重要的淡水养殖硬骨鱼类,年产量达5,533,083吨,但由草鱼呼肠孤病毒(GCRV)引起的出血病严重制约了草鱼的养殖。为了更好地控制草鱼出血病,基于抗病毒免疫分子标记的抗性草鱼品系的培育是一种潜在的解决方案。然而,草鱼抗GCRV感染的分子基础仍然很大程度上未知,大大限制了抗出血病草鱼的培育。鉴于三部分基序蛋白(TRIM)在动物抗病毒免疫中的重要性,我们利用隐马尔可夫模型生物序列分析软件(HMMER)和SMART对草鱼基因组中的TRIM进行鉴定,并分析其基因位点、结构和进化特征。我们还尝试基于两组转录组揭示草鱼在GCRV感染过程中的抗病毒TRIM及其介导的免疫过程。本研究为了解草鱼的TRIM和抗病毒免疫提供了信息。
Invitrogen™TRUECUT™Cas9蛋白用于使用CRISPR技术的基因组编辑应用。cas9蛋白与CRISPR-CAS9系统的引导RNA(GRNA)成分形成非常稳定的核糖核蛋白(RNP)复合物。纳入核定位信号(NLS)的掺入有助于其向细胞核的传递,从而增加了基因组DNA裂解的速率。与质粒系统相比,它可以迅速清除,从而最大程度地减少了脱靶裂解的机会(Liang等,2015)。与基于质粒的CRISPR系统相比,CAS9核酸酶已在多种悬浮液和粘附细胞系中进行了测试,并且显示出优异的基因组裂解效率和细胞的生存能力。
摘要:DNA折纸结构为具有纳米精度的单个生物分子的组织提供了灵活的Sca效果。当他们发现对多种生物应用的增加使用时,在定义的化学计量,高产量和保护蛋白质功能下的蛋白质的功能化仍然具有挑战性。在这项研究中,我们将单分子荧光显微镜与细胞生物学功能测定结合使用,以系统地评估DNA折纸结构特异性装饰的不同策略,重点介绍了效率,稳定量表,稳定量表和蛋白质功能。使用T细胞受体(TCR)的激活配体作为感兴趣的蛋白质,我们发现两种常用方法在化学计量和蛋白质功能方面表现不佳。While strategies employing tetravalent wildtype streptavidin for coupling of a biotinylated TCR-ligand yielded mixed populations of DNA origami structures featuring up to three proteins, the use of divalent (dSAv) or DNA-conjugated monovalent streptavidin (mSAv) allowed for site-speci fi c attachment of a single biotinylated TCR-ligand.通过共价DNA结合,最直接的装饰策略导致配体效力降低了3倍,这可能是由于电荷介导的蛋白质功能受损所致。在配体共轭物中,用电荷中性肽核酸(PNA)代替DNA作为耦合策略,在我们的研究中具有最佳的整体性能,因为它产生了最高的产率,没有多价DNA折纸结构和完全保留的蛋白质功能。在我们的研究中,我们旨在为静态定义的,定义的,特定于位置的DNA折纸结构的蛋白质,具有可供选择的蛋白质,可用于广泛的生物学应用。关键字:DNA折纸,DNA纳米结构,蛋白质结合,功能化,单分子荧光显微镜,T细胞活化D