摘要:基于 CRISPR − Cas9 的“基因驱动”技术已被提议作为一种新颖且有效的控制蚊子传播的人类疾病的方法。然而,需要比迄今为止展示的更复杂的设计以及构建它们的扩展分子工具箱以克服抗药性形成/进化和驱动空间/时间限制的问题。预见到这种需求,我们使用三种与疾病相关的库蚊细胞系(埃及伊蚊、白纹伊蚊和致倦库蚊)评估了 33 种系统发育不同的昆虫聚合酶 III 启动子的 sgRNA 转录活性。我们表明 U6 启动子可在具有一系列转录活性水平的物种中发挥作用,并且发现 7SK 启动子由于其广泛的系统发育活性而特别有前景。我们进一步表明,U6 启动子可以被大幅截短而不会影响转录水平。这些结果对于参与开发下一代基因驱动的研究人员将具有重要意义。关键词:聚合酶 III、Cas9、U6 启动子、7SK 启动子、基因驱动、蚊子
研究成果の概要(英文):这项研究试图阐明35S启动子序列特异性DNA甲基化的机制,目的是开发一种抗DNA甲基化抗性启动子,从而稳定非模型植物中的外国基因表达。具有各种改良35S启动子序列的单个副本的转基因绅士和烟草植物线,并分析了DNA甲基化。结果证实了35S增强子区域内214个基座的重要性。此外,在烟草中证实了通过转录活性丧失诱导DNA甲基化的诱导,在烟草中,未修饰的35S启动子没有诱导DNA甲基化。这些发现提出了两种物种之间DNA甲基化诱导的常见机制,并为开发DNA甲基化抗药性启动子提供了重要的垫脚石。
基于CRISPR/CAS系统,CRISPR-kill系统可以通过同时诱导真核生物保存高度保存,功能活性的基因组区域的多个DNA双链(DSB)来转换细胞死亡的启动(图1,[1])。在同一时间使用了45S核糖体DNA(rDNA)或ZEN Tromeric卫星的大量序列分辨率。是拟南芥中泛素启动子(Pubi)在泛素启动子(PUBI)下系统地表达的SACAS9核酸酶,它在强烈的静脉效果下,内部转换的隔离剂2(ITS2)的内部转移垫片2(ITS2) - 序列的序列。用于在组织工程中使用,通过简单地替换Pubi启动子作为组织特异性启动子的诱导诱导可将细胞死亡的诱导限制为已证明细胞类型,并且会爆炸器官发生。,使用根特异性木质部极周围启动子(PXPP),侧根的形成可以通过在xylempoles上的pxpp-positis side Founder细胞的消融来阻止[1]。是已经在早期或几个开发阶段活跃的启动子,这是CRISPR-KILL系统的构成表达,
感染后,人乳头瘤病毒 (HPV) 会操纵宿主细胞基因表达,以创造一个有利于有效和持续感染的环境。病毒诱导的宿主细胞转录组变化被认为是导致致癌的原因。在这里,我们通过 RNA 测序表明,致癌 HPV18 附加体在原代人类包皮角质形成细胞 (HFK) 中的复制会驱动宿主转录变化,这些变化在多个 HFK 供体之间是一致的。我们之前已经表明,HPV18 将宿主蛋白 CTCF 募集到病毒附加体中,以控制分化依赖性病毒转录程序。由于 CTCF 是宿主细胞转录的重要调节器,它通过协调表观遗传边界和长距离染色体相互作用,我们假设 HPV18 也可能操纵 CTCF 来促进宿主转录重编程。通过 ChIP-Seq 分析宿主细胞基因组中的 CTCF 结合情况,结果显示,虽然病毒不会改变 CTCF 结合位点的总数,但是有一部分 CTCF 结合位点要么富集要么缺乏 CTCF。许多这些改变的位点聚集在差异表达基因的调控元件内,包括抑制上皮细胞生长和侵袭的肿瘤抑制基因细胞粘附分子 1 (CADM1)。我们发现 HPV18 的建立会导致 CADM1 启动子和上游增强子处的 CTCF 结合降低。在没有 CpG 高甲基化的情况下,CTCF 结合的丧失与 CADM1 的表观遗传抑制同时发生,而包括转录调节因子 ZBTB16 在内的相邻基因则被激活。这些数据表明,在 HPV18 建立后,CADM1 基因座会发生拓扑重排。我们利用 4C-Seq(环状染色体确认捕获测序)测试了这一假设,并表明 HPV18 的建立导致
启动子因它“促进”基因表达而得名。该碱基序列控制转录起始的准确位置。大部分启动子位于基因转录实际开始位点的正前方或上游。按照惯例,启动子序列中的碱基是相对于转录起始位点进行编号的。此位点是用作转录模板的第一个碱基,记为 +1。此位点之前的碱基按负方向编号。没有碱基被编号为零。因此,大部分启动子都用负数标记,以描述转录开始前的碱基数。启动子序列内有两个重要序列,位于大约 −35 和 −10 位点。−35 位点顶部 DNA 链中的序列为 5′–TTGACA–3′,−10 位点的序列为 5′–TATAAT–3′。 TATAAT 序列以 1975 年首次发现该序列的 David Pribnow 的名字命名为 Pribnow 盒。
群集的定期间隔短的短呼吸道重复(CRISPR)/CRISPR-相关蛋白质CAS)系统是一种强大且高度精确的基因编辑工具,用于作物改善计划的基础和应用研究。crispr/cas工具被广泛用于植物中,以提高农作物的产量,质量和营养价值,并使其耐受性压力。CRISPR/ CAS系统由具有DNA核酸内切酶活性的CAS蛋白和一个CRISPR RNA转录物组成,该CRISPR RNA转录本被处理以形成将CAS9引向靶DNA序列的一个或几个短指导RNA。CAS蛋白和GRNA的表达水平显着影响CRISPR/CAS介导的基因组编辑的编辑效率。本综述着重于对RNA POL III启动子的见解及其类型,这些启动子控制SGRNA在CRISPR/CAS系统中的表达水平。我们讨论了Pol III启动子的结构和功能特征及其与Pol II启动子的比较。此外,已经讨论了使用合成启动子来提高靶向效率并克服RNA POL III启动子的结构,功能和表达局限性。我们的评论报告了各种研究,这些研究说明了内源性U6/U3启动子的使用,以提高植物的编辑效率以及物种特异性RNA POL III启动子的应用方法,用于基因组编辑中的基因组编辑,例如拟南芥和拟南芥和烟草,谷物,豆类,油性,油性,油性,油性和hort医生的杂物。我们进一步强调了通过CRISPR/CAS介导的基因组编辑来优化这些物种特异性启动子的系统识别和作物改善以及生物和非生物胁迫耐受性的验证。
基于核酸酶失活 CRISPR/Cas (dCas) 的系统已成为一种强大的技术,可以综合重塑人类表观基因组和基因表达。尽管这些平台的采用越来越多,但它们的相对效力和机制差异尚未完全表征,特别是在人类增强子-启动子对中。在这里,我们系统地比较了最广泛采用的基于 dCas9 的转录激活因子,以及由与人类 CBP 蛋白催化核心融合的 dCas9 组成的激活因子,以及人类增强子-启动子对。我们发现这些平台在不同人类细胞类型中显示出不同的相对表达水平,并且它们的转录激活效率因效应域、效应子募集结构、靶位点和细胞类型而异。我们还表明,每种基于 dCas9 的激活剂都可以诱导增强子 RNA (eRNA) 的产生,并且这种 eRNA 诱导与同源启动子的下游 mRNA 表达呈正相关。此外,我们使用基于 dCas9 的激活剂来证明人类增强子和启动子之间可以存在内在的转录和表观遗传互惠性,并且可以通过将基于 dCas9 的转录激活剂靶向增强子来合成驱动增强子介导的下游启动子的追踪和参与。总之,我们的研究为增强子介导的人类基因表达控制和基于 dCas9 的激活剂的使用提供了新的见解。
4 王启照 1,3 , 庄培 1,3 , 黄浩亮 1 , 李亮 1 , 刘亮 1 , Hannah C. Webber 1 , 5 Roopa Dalal 1 , Leonard Siew 1 , Clarisse M. Fligor 2 , Kun-Che Chang 1 , Michael Nahmou 1 , Alexander 6 Kreymerman 1 , Yang Sun 1 , Jason S. Meyer 2 , Jeffrey Louis Goldberg 1 和杨虎 1,* 7 8
胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发性恶性肿瘤。胶质母细胞瘤 (GBM) 是最常见的胶质瘤亚型,是发病和死亡的重要原因。该病进展迅速,预后最差,5 年生存率不足 7% (1)。对于新诊断的 GBM 患者,目前的标准治疗仍然是全切除术,然后联合放射治疗和替莫唑胺 (TMZ) 治疗 (2)。O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶 (MGMT) 是一种 DNA 修复酶,可逆转烷化剂引起的 DNA 损伤,导致肿瘤对 TMZ 和亚硝脲类全身治疗产生耐药性。启动子甲基化使 MGMT 基因表观遗传沉默,使肿瘤对烷化剂治疗更敏感,并且与接受 TMZ 化疗的 GBM 患者的总体生存期更长有关 (3)。检测MGMT启动子甲基化的方法有很多种,包括甲基化特异性PCR、甲基化特异性高分辨率
基因组编辑技术为多年生黑麦草(一种全球重要的牧草和草坪草种)的遗传改良提供了强有力的工具。关于多年生黑麦草基因编辑的唯一出版物使用基因枪进行植物转化,并使用基于双启动子的 CRISPR/Cas9 系统进行编辑。然而,它们的编辑效率很低(5.9% 或只产生了一株基因编辑植物)。为了测试玉米泛素 1 (ZmUbi1) 启动子在多年生黑麦草基因编辑中的适用性,我们制作了 ZmUbi1 启动子:RUBY 转基因植物。我们观察到 ZmUbi1 启动子在芽再生之前的愈伤组织中活跃,这表明该启动子适用于多年生黑麦草中的 Cas9 和 sgRNA 表达,以高效生产双等位基因突变植物。然后,我们使用 ZmUbi1 启动子来控制多年生黑麦草中的 Cas9 和 sgRNA 表达。Cas9 和 sgRNA 序列之间的核酶切割靶位点允许在转录后产生功能性 Cas9 mRNA 和 sgRNA。使用农杆菌进行遗传转化,我们观察到在多年生黑麦草中编辑 PHYTOENE DESATURASE 基因的效率为 29%。DNA 测序分析表明,大多数 pds 植物含有双等位基因突变。这些结果表明,由 ZmUbi1 启动子控制的单个 Cas9 和 sgRNA 转录单元的表达为产生多年生黑麦草的双等位基因突变体提供了一种高效的系统,并且也适用于其他相关草种。