DNA 损伤每天都在发生,大多数损伤都会得到修复,使细胞正常运作。DNA 中的双链断裂 (DSB) 尤其具有破坏性。DSB 的修复利用同源重组修复 (HRR) 途径。然而,许多类型的癌症无法修复 DNA 损伤。这会导致遗传错误的积累,例如 DNA 丢失、DNA 重排和整个基因丢失。这些错误的后果是基因组不稳定性。HRR 的丢失和相关的基因组不稳定性称为同源重组缺陷 (HRD)。HRD 与多种类型的癌症有关,包括前列腺癌,据估计,高达 30% 的转移性去势抵抗性前列腺癌 (mCRPC) 肿瘤发生基因改变,导致 DNA 修复能力丧失。
bp:碱基对 CRISPR:成簇的规律间隔的短回文重复序列 Cas:CRISPR 相关系统 DNA:脱氧核糖核酸 DSB:双链断裂 GE:基因工程 GEd:基因编辑 EPA:环境保护法 HDR:同源定向修复 HR:同源重组 Indel:插入/删除 kbp:千碱基对 MN:巨核酸酶 NHEJ:非同源末端连接 nt:核苷酸 ODM:寡核苷酸定向诱变 PN:可编程核酸酶 rDNA:重组 DNA RGENs:RNA 引导的工程核酸酶 SSB:单链断裂 SDN:定点核酸酶 TALEN:转录激活因子样效应核酸酶 ZFN:锌指核酸酶 ZFP :锌指蛋白
CRISPR/Cas9 编辑的效率和结果取决于切割位点的染色质状态。研究表明,改变染色质状态可以影响效率和修复结果,并且表观遗传药物已被用于改善 Cas9 编辑。然而,由于这些药物的靶蛋白在基因组中分布不均匀,因此这些药物的疗效可能因位点而异。在这里,我们系统地分析了 160 种表观遗传药物的染色质背景依赖性。我们使用具有 19 个稳定整合报告基因的人类细胞系在不同的染色质环境中诱导双链断裂 (DSB)。然后,我们通过对突变特征进行测序来测量 Cas9 编辑效率和修复途径使用情况。我们确定了 67 种药物
DNA受到许多内源性和外源性损害,会损害DNA复制和适当的染色体分离。DNA双链断裂(DSB)是最危险的病变之一,必须修复以保持染色体完整性。有机体配备了涉及同源重组的几种不同但相关的修复机制,包括单链退火,基因转化和分裂诱导的复制。DNA断裂和修复是细胞功能的核心,其操纵在癌症治疗中起着重要作用。癌细胞通常表现出高的遗传突变率,其中许多因DNA修复机制或DNA损伤而引起的许多。细胞修复DNA断裂的能力对于维持基因组稳定性至关重要,但它也带来了挑战,也是癌症治疗的机会。
DNA双链断裂(DSB)是可以通过多种DNA修复途径修复的剧毒病变。多个因素可能会影响修复对给定途径的选择和限制,以保证维持基因组完整性。在V(D)J重组期间,RAG诱导的DSB(几乎)是通过非同理端连接(NHEJ)途径仅修复的,以实现抗原受体基因多样性的益处。在这里,我们回顾了将RAG生成的DSB修复到NHEJ的各种参数,包括RAG核酸酶产生的DNA DSB末端的特殊性,裂解后突触复合物的建立和维护,以及DNA末端的DNA末端的末端抗切除和(Microtro)的人体学修复。在这种生理背景下,我们强调某些DSB的DNA修复途径选择有限。
1846年是法国铁路史上的一个转折点。今年7月8日,在Fampoux(阿拉斯周边地区),一列早上从巴黎出发、由2辆机车和20节车厢组成的列车稍稍晚点。司机加速超过合理速度,达到了可称为异常的速度。在弯道中,由于“制动防护装置”要求意外制动,冲击导致第四节车厢和第五节车厢之间的联轴器链断裂。第五节车厢后的列车脱轨并冲入湖中,造成 14 人死亡。工程师们当时意识到,有必要考虑一种能够从机车连续集中控制制动器的制动系统。这次事故还表明,由于制动器使用不当或设计不当而导致的联轴器反应可能会导致列车断裂。
确定可编程核酸酶的脱靶裂解谱是任何基因组编辑实验的重要考虑因素,并且已经报道了许多提高特异性的CAS9变体。我们在这里描述了基于标记的标签积分位点测序(TTISS),这是一种有效的,可扩展的方法,用于分析我们在59个目标中与八个CAS9变体平行应用的双链断裂。此外,我们生成了数千种其他CAS9变体,并筛选了具有增强特异性和活动的变体,识别LZ3 Cas9,这是具有唯一+1插入曲线的高特异性变体。这种全面的比较揭示了CAS9活动和特异性之间的一般权衡,并提供了有关+1插入频率的信息,这对校正移码突变具有影响。
摘要 简介:基于成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白 (CRISPR-Cas) 的技术通过诱导位点特异性双链断裂 (DSB) 在宿主基因组中产生靶向修饰,而位点特异性双链断裂可作为体外和体内模型中同源定向修复 (HDR) 的底物。HDR 通路可以增强外源 DNA 模板掺入 CRISPR-Cas9 介导的 DSB 位点。由于 HDR 通路的速率低,精确基因组编辑的效率降低。提高 HDR 的效率可以提供基于 CRISPR-Cas9 技术的快速、简便和准确的技术。方法:本研究概述了基于小分子和改进的 CRISPR-Cas9 系统的精确基因组编辑策略的尝试。结果:为了提高靶细胞中的 HDR 率,已经引入了几种合理的策略,例如生成 CRISPR 效应嵌合蛋白、抗 CRISPR 蛋白、用供体模板修饰的 Cas9,以及使用经过验证的合成或天然小分子来抑制非同源末端连接 (NHEJ)、刺激 HDR 或同步细胞周期。最近,高通量筛选方法已被用于鉴定与 CRISPR 系统一起可以通过 HDR 调节精确基因组编辑的小分子。结论:刺激 HDR 成分或抑制 NHEJ 可以提高 CRISPR-Cas 介导的工程系统的准确性。生成嵌合可编程内切酶提供了这种机会来引导 DNA 模板靠近 CRISPR-Cas 介导的 DSB。小分子及其衍生物还可以有效地阻断或激活某些 DNA 修复途径,并为提高 HDR 效率带来新的视角,尤其是在人类细胞中。此外,小分子库的高通量筛选可以发现更多有前景的化学物质,从而改善 HDR 效率和 CRISPR-Cas9 系统。
简介:缓步动物是一种微生物极端微生物,以其对恶劣环境的超强适应力而闻名,已成为天体生物学研究和探索地球以外生命潜力的关键模型。这些生物表现出非凡的适应性,能够在极端条件下生存,例如从 -271°C 到 150°C 以上的温度、超过大气压 1,200 倍的压力、干燥和强电离辐射。它们独特的生物学特性对支撑这种适应力的分子和细胞机制提出了根本问题。这种适应性的核心是特定的蛋白质,例如 Dsup(损伤抑制剂),它通过在遗传物质周围形成保护盾来减轻辐射引起的 DNA 损伤,减少双链断裂并保持基因组完整性。
与锌指核酸酶 (ZFN) 和转录激活因子样效应核酸酶 (TALENS;图 1) 相比,成簇的规律间隔短回文重复序列-CRISPR 相关 9 (CRISPR-Cas9) 技术设计简单、成本低、效率高、操作简单,已成为近年来应用最广泛的基因编辑技术。CRISPR-Cas9 是一种在细菌中发现的适应性免疫反应,与其他基因编辑技术不同,它可以利用病毒和非病毒平台在多种生物体和细胞类型的双链断裂 (DSB) 中提供熟练的基因组编辑。1 CRISPR-Cas9 技术正在迅速应用于所有生物医学研究领域,包括心血管 (CV) 领域,它促进了人们对心血管疾病 (CVD)、心肌病、电生理学和脂质代谢的更深入了解,并创建了各种细胞和动物模型来评估新疗法。2