一种使用 CRISPR/Cas9 的靶向和可调节 DNA 损伤工具。Ioannis Emmanouilidis 1、Natalia Fili 2、Alexander W. Cook 2、Yukti Hari-Gupta 1 $、Ália dos Santos 2、Lin Wang 3、Marisa Martin-Fernandez 3、Peter JI Ellis 1* 和 Christopher P. Toseland 2 * 1 肯特大学生物科学学院,坎特伯雷,CT2 7NJ,英国。2 谢菲尔德大学肿瘤和代谢系,谢菲尔德,S10 2RX,英国。3 中央激光设施,哈威尔研究中心,科学和技术设施委员会,卢瑟福阿普尔顿实验室,哈威尔,迪德科特,牛津,OX11 0QX,英国。$ 当前位置:MRC LMCB,伦敦大学学院,伦敦,WC1E 6BT,英国。 * 通讯地址:pjiellis@kent.ac.uk 和 c.toseland@sheffield.ac.uk 关键词:DNA 损伤、Cas9、双链断裂、DNA 修复 摘要 哺乳动物细胞不断遭受各种 DNA 损伤事件,从而导致 DNA 修复途径的激活。了解 DNA 损伤反应的分子机制有助于开发针对这些途径元素的治疗方法。双链断裂 (DSB) 对细胞活力和基因组稳定性特别有害。通常,DSB 修复是使用 DNA 损伤剂(例如电离辐射或基因毒性药物)来研究的。这些会在非预测性基因组位点诱发随机损伤,而这些位点的损伤剂量难以控制。此类干预措施不适合研究不同 DNA 损伤识别和修复途径如何根据局部染色质状态在特定 DSB 位点被调用。 RNA 引导的 Cas9 (CRISPR 相关蛋白 9) 核酸内切酶是介导靶向基因组改变的有力工具。基于 Cas9 的基因组干预是通过在感兴趣的基因组区域形成 DSB 实现的。在这里,我们利用基于计算机预测的定制设计的混杂引导 RNA,在整个人类基因组中诱导特定数量和位置的 DSB 的能力。这是通过重组 Cas9-引导复合物的电穿孔实现的,该复合物提供了一种在细胞培养模型中诱导受控 DNA 损伤的通用、低成本和快速方法。引言生物体最关键的过程之一是使用 DNA 损伤监视和修复机制来维持基因组完整性。这些机制可阻止细胞通过细胞分裂进展,从而将有缺陷的基因组传播给子细胞 1。如果病变得不到修复,突变就会积累,导致细胞衰老和癌症等疾病的发作。在人类细胞中每个细胞周期大约会发生 10-50 次双链断裂 (DSB) 2,3 。
I. 引言 DNA 分子具有高密度和长期稳定性,因此成为存档海量信息的一种有前途的解决方案。传统数字存储介质(如硬盘和磁带)受限于物理尺寸,且易随时间推移而退化。相比之下,DNA(生物体中携带遗传信息的分子)则为数据存储提供了一种紧凑而耐用的介质。多项开创性研究已证明这一潜力 [1]–[4]。在传统的 DNA 数据存储系统中,二进制数据被编码为四种 DNA 碱基序列:腺嘌呤 (A)、胞嘧啶 (C)、鸟嘌呤 (G) 和胸腺嘧啶 (T)。然后,这些序列通过 DNA 合成的生化过程合成 DNA 分子,称为链。合成的链被集体储存在一个管子里,或封装在二氧化硅颗粒中,在适当的条件下,它们可以保持数千年的稳定 [5]。为了检索存储的二进制数据,需要使用 DNA 测序技术读取 DNA 链,该技术可以确定 DNA 分子中碱基的顺序。然后将测序数据解码回其原始二进制形式。然而,使用 DNA 存储和检索数据的过程并非没有挑战。一个重大问题是 DNA 合成、存储和测序过程中会出现错误。这些错误可能包括替换、插入、删除,尤其是链断裂。当 DNA 分子被切割成两个或多个片段时,就会发生链断裂,这会使准确重建原始数据的过程变得复杂。多项研究 [6]–[8] 已经探讨了纠正传统 DNA 数据存储通道中断裂的问题,这些研究提出了各种编码方案来减轻此类错误的影响。
抽象背景/目标:前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤。DNA连接酶IV(LIG4)表达与前列腺癌患者的预后不良相关。Lig4连接DNA双链断裂,是这些遗传病变的必不可少的或修复。前列腺癌尚未表现出对抗PD − 1免疫疗法的临床显着反应。前列腺癌表达较低的PD − L1水平,并表现出有限的细胞毒性T淋巴细胞浸润。为了确定lig4对前列腺肿瘤发生的抑制作用,我们创建了一种在体内模型中进行的新基因设计。材料和方法:LIG4+/+; TAG和LIG4 +/-; TAG前列腺和肿瘤进行了组织病理学。用抗PD1抗体或免疫前IgG治疗前列腺肿瘤的单独组。Lig4和Pd -L1表达。通过免疫组织化学和免疫荧光显微镜确定DNA损伤修复蛋白,细胞衰老和细胞死亡标记的表达。通过SCA1/CD49 F流式细胞仪和肿瘤培养物分析了前列腺癌干细胞F疗法。pd- L1蛋白表达通过蛋白质印迹确定。结果:LIG4抑制作用诱导前列腺和癌症中的DNA双链断裂和细胞衰老,并显着降低了前列腺内上皮内肿瘤和肿瘤发生。Lig4抑制作用降低了干细胞培养物中的前列腺癌干细胞F racte and Proli fration。前列腺癌对Lig4抑制作用抗性抗肿瘤免疫反应,这是由于PD − L1表达增加而导致的。PD − 1抗体治疗。结论:抑制Lig4敏化前列腺癌对免疫检查点抑制。关键字:DNA损伤,衰老,编程的死亡受体1,凋亡,癌症干细胞。
然后使用“PEG 方法”将经过验证的 RNP 复合物(由单个 gRNA 和 [ ] 组成)转染到番茄原生质体中,该方法使用聚乙二醇促进 RNP 进入原生质体(Maas & Werr,1989)。进入细胞后,RNP 复合物被运输到细胞核并到达 gRNA 指示的特定目标。一旦达到目标序列,CRISPR-[ ] 酶将在 DNA 中产生双链断裂 (DSB)。当植物细胞修复断裂时,DNA 链中产生的单个断裂将重新连接,有时会导致 DNA 序列的缺失。几天后,RNP 复合物中的 CRISPR-[ ] 蛋白和 gRNA 将被植物细胞分解。
对于大多数生物体,DNA采用了负超螺旋的状态[( - )SC],该状态已知促进DNA螺旋的疾病,从而促进与关键细胞过程有关的分子机械获得遗传信息的获取(1)。相比之下,在DNA复制和转录机械之前生成正涂层[(+)SC](2)。在没有放松(+)SC的拓扑异构酶的情况下,这些基本过程受到阻碍(3)。IIA型DNA拓扑异构酶(topoiia)是进化保守的大分子,通过通过短暂的双链断裂,使DNA弛豫,衰减和脱节来调节DNA拓扑,从而调节DNA拓扑。拓扑素酶是用于传染病和癌症治疗的治疗剂的主要靶标(5,6)。
摘要:大量研究表明,体内超高剂量率“闪光”照射的正常组织的影响,并在体外报告了损害负担的减轻。朝向这一点,已经提出了两种关键的放射化学机制:自由基 - 激进重组(RRR)和瞬时氧耗竭(TOD),两者均提出导致诱导损伤水平降低。以前,我们报道了闪光灯在全血外周血淋巴细胞(WB-PBL)离体中引起较低水平的DNA链破裂损伤,但是我们的研究未能区分所涉及的机制。RRR的潜在结果是交联损伤的形成(特别是,如果有机自由基重新组合),而TOD的可能结果是闪光引起的诱导损害的更加无毒的预测。因此,当前研究的目的是通过彗星测定法对闪光灯诱导的损害进行损害,评估任何DNA交叉链接形成,作为RRR和/或缺氧DNA损伤形成的推定标志,作为TOD的指示标记,以确定对“闪光效应”有助于哪种机制的程度。闪光照射后,我们看不到任何交联形成的证据。但是,闪光照射会引起诱发损伤的更加缺氧,从而支持TOD机制。此外,用BSO预先进行的WB-PBL处理可消除闪光暴露介导的减少的链断裂伤害负担。总而言之,我们没有看到任何实验证据来支持RRR机制,导致闪光灯造成的损害负担减少。然而,观察闪光照射后更大的损害的缺氧证明,加上闪光介导的减少的链断裂伤害负担的BSO废除,为TOD提供了进一步的支持,使TOD成为减少伤害负担的驱动力,以及造成损坏的变化,造成了闪光的损害。
a。CDK7底物(RNAP II)在用DMSO(对照)处理的HCT116细胞中或通过免疫印迹测量的指示化合物。b。通过免疫印迹在处理过的HCT 116细胞中癌基因C-MYC和DNA双链断裂标记H2AX的表达。C.细胞增殖(C -BRDU分析)和D,处理后的HCT 116细胞中的细胞凋亡分析(Annexin V/7AAD染色)。e。在用DMSO(对照)处理的MDA-MB-231(TNBC)细胞中,在MDA-MB-231(TNBC)细胞中的凋亡制造商(裂解的caspase 3和裂解PARP1)的表达表达或通过免疫印迹测量的指示化合物。
摘要 以核酸酶为主要成分的基因编辑工具目前已能对哺乳动物基因组实现可编程的定点突变或插入或删除。从锌指核酸酶(ZFNs)、转录激活因子样效应核酸酶(TALENs)、CRISPR/Cas系统到更安全、更精准的Cas9融合蛋白基因编辑工具以及其他核酸酶基因编辑工具,本文系统地阐述了基因编辑的发展与演变,详细介绍了下一代基因编辑工具的开发与优化,并对基因编辑工具的临床应用与挑战进行了展望。 关键词 基因编辑;CRISPR/Cas9;碱基编辑;先导编辑;双链断裂;进展
放射疗法是癌症治疗的基础,其能够破坏癌细胞和收缩肿瘤。放射疗法工作的机制,其各种类型,增强其功效和安全性的进步。放射疗法或放疗,使用高能量辐射损害癌细胞的DNA,这会损害其复制能力并最终导致细胞死亡。这种治疗方法可以单独使用,也可以与其他方式(例如手术,化学疗法和免疫疗法)结合使用。辐射疗法主要是通过对癌细胞中DNA的直接损害作用。电离辐射在脱氧核糖核酸(DNA)链中诱导断裂,这可能是单链断裂或更致命的双链断裂[1]。如果损害广泛且无法弥补,则该细胞会经历细胞凋亡(编程细胞死亡)。
Roshan Kumar和Ashima Mehta Dronacharya工程学院,印度古尔冈摘要:CRISPR-CAS9技术已成为一种用于精确基因组编辑的革命性工具,为各种生物体的基因操纵提供了前所未有的机会。本文提供了CRISPR-CAS9的全面概述,其中包括其分子机制,应用,挑战和道德考虑。我们讨论了CRISPR-CAS9的基本原理,包括指导RNA(GRNA)在将Cas9核酸酶引导到目标DNA序列中的作用,导致双链断裂和随后的基因组修饰关键词:CRISPR-CAS9,GRNA,GRNA,GRNA,GRNA,GRNA,GRNA,基因组编辑,基因编辑,基本辅助,Protospacer Aidfif(PAMENTIFF/diveme