染色质可及性基因编辑的新途径

发布时间：2024-02-25 10:34:36 栏目：生活

导读 在最近发表在Nature Genetics 上的一项研究中，金泽大学纳米生命科学研究所 (WPI-NanoLSI) 的研究人员探索了染色质可及性，即基因组 D...

在最近发表在Nature Genetics 上的一项研究中，金泽大学纳米生命科学研究所 (WPI-NanoLSI) 的研究人员探索了染色质可及性，即基因组 DNA 的内源性访问途径，及其作为基因编辑工具的用途。



我们的 DNA 通过形成称为核小体的结构来保护其免受不需要的外部修饰，核小体由缠绕在称为组蛋白的特殊蛋白质块周围的 DNA 线组成。这种独特的卷曲形状可防止不良分子进入细胞 DNA。然而，对于重要的遗传功能(例如 DNA 修复)，正确的蛋白质组需要访问这些 DNA 片段。这种被称为“染色质可及性”的现象涉及一组特殊的蛋白质分子，其中许多仍然未知。

现在，金泽大学纳米生命科学研究所 (WPI-NanoLSI) 的研究人员在 Yusuke Miyanari 的领导下，使用先进的基因筛查方法来解开染色质的可及性及其途径。

在这项研究中，该团队结合使用了两种技术——CRISPR 筛选和 ATAC-see。前者是一种抑制一组所需基因功能的方法，而后者是一种识别哪些基因对于染色质可及性至关重要的方法。因此，使用这种方法可以确定在染色质可及性中发挥关键作用的所有基因。

在这些检测的帮助下，发现了参与染色质可及性的新途径和个体参与者——一些发挥积极作用，一些发挥消极作用。其中，一种特殊的蛋白质 TFDP1 对染色质可及性表现出负面影响。当它被抑制时，观察到染色质可及性显着增加，并伴有核小体减少。对 TFDP1 机制的深入研究表明，它通过调节负责产生某些组蛋白的基因来发挥作用。

然后，该团队将研究重点放在探索其发现的生物技术应用上。抑制 TFDP1 后，尝试了两种不同的方法。第一种方法涉及使用 CRISPR/Cas9 工具进行基因编辑。这表明删除 TFDP1 使基因编辑过程变得更容易。现在，大多数染色质可及性发生在核小体耗尽的区域或 NDR 中。然而，通过抑制 TFDP1 染色质可及性，不仅发生在 NDR 中，而且还发生在其他区域。其次，TFDP1 的消耗有助于将普通细胞转化为干细胞，这是细胞转化的一大进步。

这项研究确定了新的染色质可及性途径和通道，以进一步探索其潜力。研究人员总结道：“我们的研究表明，操纵染色质可及性作为增强 DNA 模板生物应用(包括基因组编辑和细胞重编程)的新策略具有巨大潜力。”

背景：

CRISPR 筛选：CRISPR 筛选是一种大规模工具，用于寻找参与特定功能的基因。在这种方法中，可以一次删除整个基因组中的一个基因，以研究哪些基因在任何目标途径中发挥作用。然后使用生物测定进一步了解缩小范围的基因的机制和作用。在这项研究中，通过 CRISPR 筛选鉴定的基因经过 ATAC-see 验证，以确认它们与染色质可及性的关系。

ATAC-see：具有可视化功能的转座酶可访问染色质 (ATAC-see) 是一种可对可访问 DNA 位置进行可视化和定量的技术。ATAC-see 涉及使用酶将荧光蛋白插入 DNA 的可及位点。该技术适用于核小体耗尽区域，但也适用于这些区域之外。因此，当这些位点在运行 CRISPR 筛选后可视化时，研究人员可以了解哪些基因直接影响染色质可及性。