哺乳动物脑中的神经元不限于释放单个神经递质,而是通常将神经递质的神经递质释放到突触后细胞上。在这里,我们回顾了整个哺乳动物中枢神经系统中发现的多晶月神经元的最新发现。我们重点介绍了最新的技术创新,这些创新使新的多晶镜神经元及其突触特性的研究成为可能。我们还专注于轴突末端和突触囊泡上神经递质corelease所需的机制和分子成分,以及多种晶状体神经元在多种脑电路中的一些可能功能。我们期望这些方法将导致对多晶镜神经元的机制和功能的新见解,它们在电路中的作用以及它们对正常和病理大脑功能的贡献。
先天免疫是抵御感染性微生物的第一道防线。先天免疫系统依靠生殖系编码的模式识别受体 (PRR) 来识别病原体衍生物质 (Janeway 1989)。通过这些受体激活先天免疫系统会导致大量抗菌效应分子的表达,这些分子会在多个不同层面攻击微生物。先天免疫系统在进化早期就出现了,病原体识别和激活反应的基本机制在大部分动物界中都得到了保留 (Hoffmann 等人 1999)。与先天免疫相反,适应性免疫系统通过体细胞 DNA 重排产生抗原特异性受体、抗体和 T 细胞受体。这些受体仅存在于高等真核生物中,可识别特定的病原体编码蛋白质。哺乳动物具有复杂的免疫反应,它依赖于免疫系统的先天和适应性分支之间的交流。先天免疫反应会产生共刺激信号,该信号与抗原特异性识别相结合,可激活 T 细胞和适应性免疫系统。在没有共刺激的情况下,抗原特异性识别会导致无能而不是激活(Janeway 1989)。因此,抗原特异性反应的激活与先天免疫系统的感染有关。昆虫具有非常强大的先天免疫反应,可有效对抗多种病原体。例如,果蝇可以抵抗和清除细菌负担,相对于其大小,这些细菌负担对哺乳动物来说是致命的(Hoffmann 和 Reichhart 1997)。哺乳动物和昆虫中先天免疫的诱导会导致类似的效应机制的激活,例如刺激基于细胞的吞噬活性和抗菌肽的表达(Hoffmann 等人 1999)。例如,果蝇在受到真菌或细菌感染时会产生多种有效的抗菌肽(Hoffmann and Reichhart 1997)。
脑衍生的神经营养因子(BDNF)促进了中枢神经系统中神经元的存活和功能,并有助于许多非神经组织的正常功能。尽管已经对BDNF的调节和作用进行了广泛的研究,但缺乏对BDNF及其受体TRKB和P75NTR的表达动力学进行严格的分析。在这里,我们分析了来自18个已发表的RNA测序数据集的3,600多个样品,并使用了来自GTEX的17,000多个样本,以及来自Brainspan数据库的约180个样本来描述BDNF在发育中的乳腺神经和非神经组织中的表达。我们显示了BDNF mRNA的进化保守动力学和表达模式和未经保存的替代5'外显子使用情况。最后,在几种非神经组织中,我们还显示了在鼠大脑发育和BDNF蛋白表达期间的BDNF蛋白水平的增加。并联,我们描述了鼠和人类中BDNF受体TRKB和P75NTR的时空表达模式。总的来说,我们对BDNF表达及其受体表达的深入分析使您可以深入了解整个生物体中BDNF的调节和信号传导。
摘要 动物模型是现代科学家进行生物实验和体内研究假设的重要工具。然而,在过去十年中,提高此类动物实验的通量一直是一个巨大的挑战。传统上,体内高通量分析是通过大规模诱变剂驱动的正向遗传筛选实现的,需要数年时间才能找到致病基因。相反,反向遗传学加速了致病基因的识别过程,但其通量也受到两个障碍的限制,即基因组修饰步骤和耗时的交叉步骤。下一代遗传学被定义为无需交叉的遗传学,能够产生可以在创始代 (F0) 进行分析的基因修饰动物。这种方法是或可以通过基因编辑和基于病毒的高效基因修饰的最新技术进步来实现。值得注意的是,下一代遗传学加速了跨物种研究的进程,它将成为动物实验中的一种有用技术,因为它可以在个体水平上提供遗传扰动而无需交叉。在本综述中,我们首先介绍基于动物的高通量分析的历史,特别关注时间生物学。然后,我们描述了在动物实验中提高基因修饰效率的方法,以及为什么杂交仍然是实现更高效率的障碍。此外,我们提到三重 CRISPR 是实现下一代遗传学的关键技术。最后,我们讨论了下一代哺乳动物遗传学的潜在应用和局限性。
摘要:将定制设计的 DNA 序列插入哺乳动物基因组在合成生物学中起着至关重要的作用。特别是,以位点特异性方式引入外来 DNA 的能力比随机 DNA 整合具有许多优势。在这篇综述中,我们重点介绍了两种机制不同的系统,它们已被广泛用于哺乳动物细胞中的靶向 DNA 插入,即 CRISPR/Cas9 系统和位点特异性重组酶。CRISPR/Cas9 系统凭借其高度可编程性和易用性彻底改变了基因组工程领域。然而,由于其依赖线性化的 DNA 供体和内源性细胞途径来修复诱导的双链断裂,CRISPR/Cas9 介导的 DNA 插入仍然面临一些限制,例如插入片段小,以及通过易出错的修复途径产生不理想的编辑结果。相比之下,位点特异性重组酶,特别是丝氨酸整合酶,表现出大容量能力,并且不依赖细胞修复途径进行 DNA 整合。在这里,我们首先描述了在提高基于 CRISPR/Cas9 的 DNA 插入方法的整体效率方面的最新进展。此外,我们重点介绍了位点特异性重组酶在靶向 DNA 整合方面相对于 CRISPR/Cas9 的优势,特别关注了可编程重组酶的最新发展。最后,我们讨论了蛋白质工程对于进一步扩展哺乳动物细胞中靶向 DNA 插入的当前工具包的重要性。关键词:CRISPR/Cas9、位点特异性重组酶、靶向 DNA 整合、蛋白质工程、可编程整合酶
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从酵母到哺乳动物,真核生物基因组可以根据发育或环境状态进行广泛转录。据估计,大多数裂殖酵母 (S. pombe) 和人类基因组都具有转录能力 [1,2]。尽管蛋白质编码基因在所有转录基因组单位中只占极小部分,但它们在历史上获得了最多的研究关注。然而,鉴于新一代测序和基因组编辑方法的最新进展,人们越来越多地参与阐明编码调控 RNA 的基因的功能相关性。这些包括非编码 RNA 和具有编码和非编码双重属性的双功能 RNA。非编码基因的转录产物可大致分为小分子非编码 RNA 或长分子非编码 RNA (lncRNA)。小的非编码 RNA 长度小于 200 个核苷酸,主要包括微小 RNA (miRNA)、短干扰 RNA (siRNA)、tRNA 衍生的小 RNA (tsRNA) 和 piwi 相互作用 RNA (piRNA)。它们在转录组和染色质调控中的作用已在其他地方进行了广泛综述,本文将不再赘述 [3–8]。长 RNA(长度 > 200 个核苷酸)称为长的非编码 RNA (lncRNA),据信不会翻译成蛋白质。与信使 RNA (mRNA) 相比,许多 lncRNA 的序列保守性较差,稳定性较差,主要存在于细胞核内。在酵母、植物和动物中,编码 lncRNA 的基因数量远远超过编码 mRNA 的基因数量 [9–12],这表明真核生物中存在大量无功能转录噪音,或者仍有许多功能性 RNA 有待鉴定。然而,有人争论说,一些注释的 lncRNA 可能被错误注释,并且可以翻译 [13–15]。这种想法得到了核糖体
基因特异性DNA串联重复序列(TRS)的扩展,于1991年首次描述为人类引起疾病的突变,现在已知会引起60型表型,不仅是疾病,而不仅仅是在人类中。tr是遗传变异的一种常见形式,并在人类,狗,植物,牡蛎和酵母中观察到生物学后果,并观察到。重复疾病表现出非典型的临床特征,遗传预期以及家庭成员中多种和部分渗透的表型。发现引起疾病的重复扩张基因座通过DNA测序和综合分析中的技术进步加速。在2019年至2021年之间,报告了17种新的引起疾病的TR扩张,总共有63个TR基因座(> 69个疾病),可能发现更多的发现,以及更多的生物体。最近和历史课程表明,正确评估的临床表现,再加上遗传和生物学意识,可以指导发现引起疾病的疾病的发现。我们强调了TR突变的批判性但不足的方面。重复基序可能不存在于当前的参考基因组中,而是即将到来的无间隙长阅读参考。重复基序尺寸可以是单个核苷酸到千目标/单位。在给定的基因座,重复基序序列纯度可能会随结果而变化。致病性重复可以是非patheogenic TR中的“联系”。TRS的扩展,收缩和体长期变化可能会带来临床/生物逻辑后果。TR不稳定性发生在人类和其他生物中。TR可以表观遗传修饰和/或染色体脆弱的位点。我们讨论了与疾病相关的TR不稳定性的扩大领域,突出了前景,临床和遗传线索,工具和挑战,以进一步发现引起疾病的TR不稳定性并了解其生物学和病理学影响 - 即将扩大的远景。
紧凑型和多功能的CRISPR-CAS系统将在各种环境中通过高功能交付来实现基因组工程应用。在这里,我们创建了一种通过引导RNA和蛋白质工程设计从V型Cas12f(Cas14)系统设计的有效的微型CAS系统(Casmini),该系统的大小不到当前使用的CRISPR系统(CAS9或CAS12A)的一半。我们证明,Casmini可以驱动高水平的基因激活(最大增加),而天然CAS12F系统无法在哺乳动物细胞中起作用。我们表明,Casmini系统具有与CAS12A相当的基因激活活动,具有高度特定的,并且允许稳健的基础编辑和基因编辑。我们期望Casmini对细胞工程和基因治疗应用具有广泛的用处,并在体内和体内有用。
使用自私遗传元件(SGE)抽象的拮抗剂进化可以推动宿主抗性的进化。在这里,我们研究了宿主抑制2微米(2 m)质粒,质质寄生虫,它们与萌芽的酵母菌共同发展。我们开发了SCAMPR(用于测量质粒保留的单细胞测定),以测量活细胞中拷贝数异质性和2 m质粒损失。我们确定了缺乏内源性2 M质粒并可重复抑制有丝分裂质粒稳定性的三种酿酒酵母菌株。着眼于Y9 Ragi菌株,我们确定质粒限制是可遗传的和占主导地位的。使用大量分离分析,我们确定了一个高置信度定量特质基因座(QTL),其单个变体MMS21与增加2 m的不稳定性相关。MMS21编码SMC5/6复合物的SUMO E3连接酶和一个重要组成部分,涉及姐妹染色单体内聚,染色体分离和DNA修复。我们的分析利用自然变异来揭示出一种新颖的手段,萌芽的酵母可以克服非常成功的遗传寄生虫。