受控转基因表达是基因治疗、细胞治疗和生物制造不可或缺的组成部分。然而,大多数应用都基于转录因子的调控,但这种调控存在一些问题,例如表观遗传沉默,限制了表达的寿命和可靠性。组成型转基因转录与转录后基因调控相结合可以对抗沉默,但这种 RNA 或蛋白质水平平台很少存在。我们在此开发了一个 RNA 调控平台,我们称之为“PERSIST”,它由九种 CRISPR 特异性内切酶组成,作为 RNA 级激活剂和抑制剂,以及模块化 OFF 和 ON 开关调控基序。我们表明,PERSIST 调控的转基因表现出强烈的 OFF 和 ON 反应,可抵抗至少两个月的沉默,并且可以轻松分层以构建级联、逻辑功能、开关和其他复杂的电路拓扑。该平台的正交、模块化和可组合特性以及构建稳健且可预测的基因电路的便利性,为基因和细胞疗法带来了无数应用。
摘要在过去十年中,通过应用新技术,我们对神经疾病的理解得到了极大的增强。全基因组关联研究已突出了神经胶质细胞作为疾病的重要参与者。单细胞分析技术正在以未注明的分子分辨率提供神经元和神经胶质疾病状态的描述。然而,我们对驱动疾病相关的细胞态的机制以及这些状态如何促进疾病的机制仍然存在巨大差距。我们理解中的这些差距可以由基于CRISPR的功能基因组学桥接,这是一种有力的系统询问基因功能的方法。在这篇综述中,我们将简要回顾有关神经疾病相关的细胞态的当前文献,并引入基于CRISPR的功能基因组学。我们讨论了基于CRISPR的筛查的进步,尤其是在相关的脑细胞类型或细胞环境中实施时,已经为发现与神经系统疾病相关的细胞状态的机制铺平了道路。最后,我们将描述基于CRISPR的功能基因组学的当前挑战和未来方向,以进一步了解神经系统疾病和潜在的治疗策略。
摘要:RNA 在基因表达中发挥着许多重要作用,并参与各种人类疾病。尽管基因组编辑技术已经建立,但与基于核苷酸的 RNA 操作技术(如 siRNA 和 RNA 靶向 CRISPR/Cas)相比,操纵特定细胞 RNA 分子的序列特异性 RNA 结合蛋白的工程化尚不成熟。在这里,我们展示了一种使用含五肽重复 (PPR) 基序的蛋白质的多功能 RNA 操作技术。首先,我们开发了一种基于 PPR 的设计序列特异性 RNA 结合蛋白的快速构建和评估方法。该系统已经能够稳定构建数十种针对长 18 nt RNA 的功能性设计 PPR 蛋白,该蛋白针对哺乳动物转录组中的单个特定 RNA。此外,设计 PPR 蛋白的细胞功能首次通过控制报告基因或内源性 CHK1 mRNA 的可变剪接得到证明。我们的研究结果展示了一种使用 PPR 蛋白的多功能蛋白质 RNA 操作技术,该技术有助于理解未知的 RNA 功能和创建基因回路,并有可能用于未来的治疗。
越来越多的证据表明,细胞可以通过产生具有明确定义的介观性能的无膜室来调节时间和空间的生化功能。该控制的基础基础的一种重要机制是由编码多价相互作用的联想无序蛋白驱动的简单共凝作。受这些观察结果的启发,基于对响应式合成聚合物的简单共凝聚的可编程液滴,这些聚合物模仿了生物无序蛋白的“贴纸和间隔者”结构。zwitterionic聚合物,并形成液滴,这些液滴明显地排除了大多数分子。从该参考材料开始,Zwitterionic聚合物中的不同函数组可以从添加添加,以编码越来越多的不同分子间相互作用。这种策略允许独立控制液滴的多个新兴特性,例如刺激反应性,极性,选择性吸收客户分子,融合时间和混杂性。通过利用这种高的可编程性,重现了细胞隔室的模型,并产生能够限制空间中不同分子而没有物理屏障的液滴。此外,这些生物分子分类器也被证明能够定位,分离和使靶分子在复杂的混合物中,在生物序列化和诊断方面开放了吸引力的应用。
在量子信息应用程序(例如量子计算和量子通信)中构建和演示较大的更高质量的量子设备,因此对存储量子状态的高质量量子记忆的需求变得越来越紧迫。未来的量子设备可能会使用各种物理硬件,其中一些主要用于处理量子信息,而其他用于存储。在这里,我们研究了量子信息的结构与各种可能的量子内存实现的物理噪声模型的相关性。通过对各种有趣的量子状态的不同噪声模型和近似分析公式的数值模拟,我们提供了与不同结构的量子硬件之间的比较,包括基于量子和Qudit的量子记忆。我们的发现指向不同量子记忆中量子信息相对寿命的简单,实验相关的公式,并且与混合量子设备的设计相关。
转座在重塑所有生物体的基因组中起着关键作用 1 。IS200/IS605 和 IS607 家族 2 的插入序列是最简单的移动遗传元件之一,仅包含其转座及其调控所需的基因。这些元件编码 tnpA 转座酶,这对于动员至关重要,并且通常携带辅助 tnpB 基因,而该基因对于转座而言并非必需。尽管 TnpA 在 IS200/IS605 转座子动员中的作用已得到充分证实,但 TnpB 的功能仍然很大程度上未知。有人提出 TnpB 在转座调控中发挥作用,尽管尚未确定相关机制 3–5 。生物信息学分析表明 TnpB 可能是 CRISPR–Cas9/Cas12 核酸酶的前身 6–8 。然而,尚未发现 TnpB 具有任何生化活性。我们在此表明,耐辐射奇球菌 ISDra2 的 TnpB 是一种 RNA 引导的核酸酶,受来自转座子右端元件的 RNA 引导,切割 5′-TTGAT 转座子相关基序旁的 DNA。我们还表明,TnpB 可以重新编程以切割人类细胞中的 DNA 靶位。总之,这项研究通过强调 TnpB 在转座中的作用扩展了我们对转座机制的理解,通过实验证实了 TnpB 是 CRISPR-Cas 核酸酶的功能性前体,并将 TnpB 确立为基因组编辑新系统的原型。
摘要合成遗传回路的复杂性依赖于具有高正交性的生物电路的曲目。尽管依赖RNA结合蛋白(RBP)的转录后电路符合曲目的资格,但监管设备的有限库阻碍了网络网络模块化和可扩展性。在这里,我们建议将墨盒(CAS响应转化调节可集成到多样化的基因组工程中)以将CRISPR相关(CAS)蛋白作为转化调节剂重新利用。我们证明了一组CAS蛋白能够抑制(OFF)或激活(ON)5'-UTR中包含CAS结合RNA基序的mRNA翻译。我们设计了81种不同类型的翻译,并在开关上验证了它们的功能特征。其中许多功能充当有效的翻译调节剂,并在哺乳动物细胞中显示正交性。通过互连这些开关,我们设计和构建了人工电路,包括60个翻译和大门。此外,我们表明,可以重新使用各种与CRISPR相关的技术,包括抗Crispr和Split-Cas9平台,以控制翻译。我们的CAS介导的翻译调节与CAS蛋白的转录调节兼容,并增加了元素较少的合成回路的复杂性。弹药筒比以往任何时候都更加构建蛋白质响应的mRNA开关,并导致CAS介导的基因组编辑和翻译调节技术的发展。
说明:绿色瓦特的360〜1500W通用液管电池在板上和板上充电器的设计具有超高的效率。低功率耗散的非凡性能提供了充电器的高可靠性和长寿。可以根据充电曲线或模式(包括铅酸电池和锂电池)来编程这一系列充电器,以对低于86V的任何电池充电;他们还为诸如电子车辆,电子机关,电子船,电子机器等应用提供了稳固且安全的电源转换。
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图1:超导量子处理器的布局和架构。(a)2D超导量子处理器的示意图。橙色十字代表以8×8阵列排列的量子位。灰色圆圈是通过孔(25)进行3D接线。未显示接线的电极以简化。(b)量子阵列单元的电路图。每个量子位(橙色)都有一个用于微波炉和脉冲控制的XY Z控制线(黑色)。将量子夫妇伴侣与单个λ/ 4读出谐振器(黄色),又通常耦合到过滤器(绿色)。通过λ/ 2耦合谐振器(蓝色),两个相邻的量子位分散耦合。(c)Qubits的标签。两个损坏的量子位,即U03Q2和U22Q1,标记为蓝色。