DNA 分子为蛋白质生产提供信息,这对于维持生命的过程和细胞繁殖至关重要。就像一本书一样,DNA 具有可以分解成字母以传达特定指令的部分和代码。这些指令以信使 RNA (mRNA) 的语言编写,信使 RNA 与 DNA 结合以制作基因的 RNA 副本。mRNA 通过找到由氮碱基编码的起始点序列或“单词”来“读取”DNA。该过程被组织成基因,起始序列作为章节页面。然后,mRNA 链离开细胞核并前往细胞质,在那里通过涉及转移 RNA (tRNA) 分子的过程将其翻译成蛋白质。DNA 可以比作一个信息库,其中以编码格式存储蛋白质合成的指令。遗传物质被组织成称为基因的部分或“章节”,其中包含生产蛋白质的必要代码,这些蛋白质可执行维持生命的过程并为细胞繁殖提供必需的化合物。这些基因由氮碱基腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T) 组成,它们按特定顺序排列,以传达特定的信息或指令。信使 RNA (mRNA) 分子读取此编码序列,然后形成 DNA 模板的互补碱基链。mRNA 包含“密码子”——编码氨基酸的三个核苷酸碱基——并进入细胞质,在那里通过结合转移 RNA (tRNA) 分子执行其指令。就像食谱包含制作食物的食谱一样,细胞的 DNA 是构建和维持生命的说明书,其遗传密码指导蛋白质的产生并促进基本细胞功能。
动机:由于诸如长序列,大插入/缺失(跨越了几种100个核苷酸),大数量序列,序列差异和高计算复杂性,例如在二级结构预测的上下文中,因此全病毒基因组的多序列比对可能具有挑战性。标准比对方法通常会面临这些问题,尤其是在处理高度可变的序列或对选定子序列需要特定的系统发育分析时。我们提出了基于Python的命令行工具Anchorna,旨在在编码序列中识别保守区域或锚定。这些锚定定义分裂位置,指导复杂病毒基因组的比对,包括具有重要二级结构的那些。AnchORNA通过专注于这些关键的保守区域来提高全基因组对齐的准确性和效率。在设计培养在病毒家族中的底漆时,提出的方法特别有用。结果:AnchORNA引导的对准与3个对齐程序的结果进行了比较。利用55个代表性的Pestivirus基因组的数据集,AnchORNA确定了56个锚点,对于指导对齐过程至关重要。这些锚的合并导致了所有测试的对齐工具的显着改进,突出了Anchorna在增强对齐质量方面的有效性,尤其是在复杂的病毒基因组中。可用性:Anchorna可根据MIT许可在GitHub上的MIT许可证上,网址为https://github.com/rnajena/anchorna,并在Zenodo上存档。该软件包包含一个带有Pestivirus数据集的教程,并且与支持Python的所有平台兼容。
摘要。由于密码子字母的高变性,从密码子到氨基酸的映射是溢出的,这表明密码子空间可能具有更高的信息含量。嵌入密码子语言模型最近在各种下游任务中表现出成功。然而,磷酸化位点的预测模型,可以说是研究最多的翻译后修饰(PTM)和PTM位点,主要依赖于氨基酸级表示。这项工作引入了一种新的方法,通过通过近来开发的密码子语言模型的嵌入来预测磷酸化位点,该方法专门培训了蛋白质编码DNA序列。蛋白质序列首先精心映射到可靠的编码序列,并使用此编码器编码以生成密码子感知的嵌入。然后将这些嵌入与通过早期融合策略从蛋白质语言模型获得的氨基酸感知的嵌入整合。随后,从定义的窗框内的融合嵌入式形成了感兴趣的位点的窗口级表示。Convbigru网络提取物具有捕获窗口内近端残基之间的时空相关性,然后是基于高斯(Dog)小波范围函数的衍生物的Kolmogorov-Arnold网络(KAN),以产生该站点的预测推断。我们将整体模型配音为Calmphoskan。在独立测试中使用丝氨酸 - 硫代氨酸(合并)和酪氨酸测试集,Calmphoskan优于现有方法。此外,我们证明了该模型在预测蛋白质内在无序区域内的位点的有效性。总体而言,Calmphoskan成为蛋白质中一般磷酸材料的强大预测指标。Calmphoskan将很快公开发布。
腺苷到肌苷 (A-to-I) 编辑是一种 RNA 转录后修饰,可改变其序列、编码潜力和二级结构。在作用于 RNA 的腺苷脱氨酶 (ADAR) 蛋白 ADAR1 和 ADAR2 的催化下,A-to-I 编辑发生在小鼠的约 50 000 – 150 000 个位点上,而人类的位点则达到数百万个。绝大多数 A-to-I 编辑发生在重复元素中,这解释了物种间位点总数的差异。ADAR1 在哺乳动物中编辑的主要物种保守作用是抑制未编辑的细胞来源的内源性 RNA 引起的先天免疫激活。在没有编辑的情况下,反向配对序列(例如 Alu 元素)被认为会形成稳定的双链 RNA (dsRNA) 结构,从而触发 dsRNA 传感器(例如 MDA5)的激活。一小部分编辑位点位于编码序列内,并且在后生动物中进化保守。已证明 ADAR2 编辑对于大脑神经递质受体的重新编码具有生理重要性。此外,RNA 编辑的变化与各种病理状态有关,从严重的自身免疫性疾病 Aicardi-Goutières 综合征到各种神经发育和精神疾病以及癌症。但是,检测到编辑位点是否意味着功能重要性?人类和转基因小鼠模型中的遗传学研究以及进化基因组学已开始阐明 A-to-I 编辑在体内的作用。此外,最近的发展表明在癌症等病理条件下编辑可能具有不同的功能。
行为阈值定义了足以引起行为反应的最低刺激强度。在开发过程中建立基线行为阈值对于整个动物一生的适当反应至关重要。尽管这种先天的阈值是相关的,但在开发过程中建立行为阈值至关重要的分子机制尚不清楚。声学惊吓是一种保守的行为,其阈值在发育过程中建立但随后受到严格调节。我们以前已经确定了斑马鱼突变线(Escapist),该突变符(Escapist)显示出降低的基线或先天声学惊吓阈值。在这里,我们确定了位于突触器7a(SYT7A)基因的编码序列中的25号染色体上的单个碱基对取代,该基因与逃避现实的声学超敏表型紧密相关。通过生成我们删除SYT7A开放阅读框架的动物,并随后与Escapist系列进行了互补测试,我们证明了SYT7A功能的丧失并不是逃避现实行为表型的原因。尽管如此,逃避现实突变体提供了一种强大的工具,可以破译行为阈值的急性和发育调节之间的重叠。广泛的行为分析表明,在逃避现实的突变体中,先天声音惊吓阈值的建立受损,而其急性阈值的调节仍然完好无损。此外,我们的行为分析揭示了基线对视觉刺激的反应不足,但没有在急性调节视觉刺激的响应中。一起,这项工作消除了SYT7A作为逃避现实表型的病因的丧失,并表明调节逃避现实幼虫中行为阈值的机制可以独立于调节急性阈值调节的机制。
血友病 A 患者需要外源性因子 VIII (FVIII) 或非因子止血剂来预防自发性出血事件。基于腺相关病毒 (AAV) 载体的基因疗法正在接受临床研究,以实现内源性 FVIII 的产生。Giroctocogene filparvovec 是一种重组 AAV 血清型 6 载体,含有 B 结构域删除的人类 F8 基因的编码序列。在正在进行的 1/2 期剂量范围 Alta 研究中,4 组连续的严重血友病 A 男性参与者接受了单次静脉注射 giroctocogene filparvovec。主要终点是安全性和循环 FVIII 活性的变化。所有参与者治疗后长达 214 周的中期结果均已公布。11 名参与者接受了给药。丙氨酸和天冬氨酸氨基转移酶升高是最常见的治疗相关不良事件 (AE),可通过使用皮质类固醇得到缓解。 1 名参与者在输注后 6 小时内报告了两起与治疗相关的严重不良事件(低血压和发热),并在输注后 24 小时内消退。在最高剂量水平(3 × 10 13 vg/kg;n = 5)下,根据显色测定,第 52 周的平均循环 FVIII 活性水平为 42.6%(范围为 7.8%-122.3%),第 104 周为 25.4%(范围为 0.9%-71.6%)。在任何参与者中均未检测到肝肿块、血栓事件或确认的抑制剂。这些 104 周的中期数据表明,在适当的临床管理下,giroctocogene fil telparvovec 通常耐受性良好,并且有可能提供具有临床意义的 FVIII 活性水平,最高剂量组中的低出血事件发生率表明了这一点。该试验在www.clinicaltrials.gov上注册为#NCT03061201。
布鲁格达综合征 (BrS) 是一种致命的心律失常,在高发地区约占所有猝死的 4%。SCN5A 编码心脏钠通道 Na V 1.5,并导致 25% 至 30% 的 BrS 病例。本文,我们报告了一种 BrS 敲入 (KI) 小鼠模型 (Scn5a G1746R/+)。杂合 KI 小鼠重现了 BrS 的一些临床特征,包括心电图上的 ST 段异常(明显的 J 波)和自发性室性心动过速 (VT)、癫痫发作和猝死。VT 是由心脏动作电位时限缩短和 3 期晚期早期后去极化引起的,同时伴有钠电流密度 (I Na) 降低以及 Kcnd3 和 Cacna1c 表达增加。我们开发了一种基因疗法,使用腺相关病毒血清型 9 (AAV9) 载体介导的 MOG1 递送来上调 MOG1,MOG1 是一种与 NaV 1.5 结合并将其运送到细胞表面的伴侣分子。之所以选择 MOG1 进行基因治疗,是因为 SCN5A 编码序列 (6048 个碱基对) 很大,超过了 AAV 载体的包装能力。AAV9-MOG1 基因疗法增加了 NaV 1.5 和心室 I Na 的细胞表面表达,逆转了 Kcnd3 和 Cacna1c 表达的上调,使心脏动作电位异常正常化,消除了 J 波,并阻断了 Scn5a G1746R/+ 小鼠的 VT。基因疗法还挽救了具有 SCN5A 突变 p.D1275N 的杂合人源化 KI 小鼠的心律失常和收缩功能障碍的表型。使用小型伴侣蛋白可能对于靶向超出 AAV 载体大小容量的致病基因具有广泛的意义。
方法。第一种方法是将含有 loxP 位点的 ssODN 引入目标外显子两侧的 5' 和 3' 位点。这是通过使用 2 个 sgRNA 完成的。第二种方法使用含有 2 个 loxP 位点的 lssDNA 模板,这 2 个 loxP 位点位于目标 DNA 序列两侧。这种方法使用了 2 个 sgRNA。B. UTSW 转基因核心提供给您的试剂:您向核心支付的 CRISPR 服务费用包括我们用于完成您的项目的 IDT Sp. Cas9 蛋白的费用。如果您的项目涉及使用不同的编辑酶(如 Cas12 或 Cpf),请联系核心工作人员更详细地讨论该项目。C. 了解您的基因的重要细节:使用基因组浏览器(如 NCBI、UCSC 或 ENSEMBl)收集有关您的目标基因的相关信息。这包括任何替代转录本、外显子的数量和重要性、位于特定内含子中的调控基序以及编码序列等细节,以便成功设计 sgRNA 和供体 DNA 模板。使用 MGI- 小鼠基因组信息学来确定是否存在与靶基因敲除相关的已知表型非常重要。了解基因的 KO 是否可能导致致命表型(无论是胚胎还是出生后早期)尤为重要。了解并将此信息传达给核心人员将使我们能够修改用于生成小鼠突变株的条件,以便我们主要创建 KO 等位基因杂合的小鼠。D. sgRNA 的设计:注射受精卵中发生的基因组编辑的效率在很大程度上取决于针对靶标的 sgRNA 的正确设计。此设计的关键组成部分包括:
摘要 背景与目的:本研究利用锌指核酸酶(ZFN)技术破坏霍乱毒素基因(ctxA),抑制霍乱弧菌(V. cholera)产生CT毒素。实验方法:设计一个工程化的ZFN,靶向ctxA基因的催化位点,将ZFN编码序列克隆到pKD46、pTZ57R T/A载体和E2-crimson质粒中,转化大肠杆菌(E. coli)Top10和霍乱弧菌,通过菌落计数法评估ZFN的转化效果。结果:转化后的大肠杆菌经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和蛋白质印迹实验未见表达,ctxA基因测序未见突变,pKD46-ZFN质粒聚合酶链式反应结果为阴性。用含有完整 ZFN 序列的 T/A 载体转化大肠杆菌 Top10 产生 7 个菌落,所有菌落均含有具有自连接载体的细菌。用左阵列 ZFN 转化产生 24 个菌落,其中 6 个含有具有自连接载体的细菌,18 个含有具有载体/左阵列的细菌。用含有完整 ZFN 的 E2-深红色载体转化霍乱弧菌未产生任何菌落。用左阵列载体转化产生 17 个含有具有载体/左阵列的细菌的菌落。使用蛋白质印迹分析捕获左阵列蛋白带。结论和意义:由于缺乏非同源末端连接 (NHEJ) 机制,ZFN 可能脱靶细菌基因组,从而导致致命的双链 DNA 断裂。建议开发针对细菌基因的 ZFN,具有 NHEJ 修复系统的工程包装宿主是必不可少的。关键词:ctxA 基因;基因编辑工具;霍乱弧菌;锌指核酸酶。
摘要背景是von Hippel-Lindau(VHL)疾病患者的新发现的VHL基因的生殖线突变的发生率以及尚不清楚paragangliomamoma或pheocholomopytomamoma(PPGL)的患者。方法我们研究了一个大型国际多中心队列,由1167例患者进行了阴性基因检测。Germline DNA from 75 patients with a single tumour of the VHL spectrum ('Single VHL tumour' cohort), 70 patients with multiple tumours of the VHL spectrum ('Multiple VHL tumours' cohort), 76 patients with a VHL disease as described in the literature ('VHL-like' cohort) and 946 patients with a PPGL were screened for E1' genetic variants.在12例患者中检测到E1中的六种不同的遗传变异。两个被归类为致病性,3个为未知意义的变体,1个变体为良性。在7名无关患者中发现了RS139622356,但在基因组聚集数据库的31例患者中只有16名患者(p <0.0001)中描述了这种变体可能是复发突变,或者可能是一种修饰剂突变,或者赋予了VHL Empscer肿瘤和癌症的风险。结论VHL E1'隐秘外显子突变贡献了1.32%(1/76)的“ VHL-like”队列,至0.11%(1/946)的PPGL队列,并应在VHL临床疑问的患者中进行筛选,并添加到下一代序列测试(NGS)的临床疑问中。我们的数据突出了研究在深内含子序列中鉴定的变体的重要性,这些变体仅通过检查基因/外部的编码序列而遗漏。通过将全基因组测序实施到临床实践中,可能会更频繁地检测和研究这些变体。