华人学者Nature Methods发表CRISPR新工具
生物通/叶予 · 2016/10/31
斯坦福大学的研究人员在CRISPR–dCas9的基础上实现了可诱导的复杂转录调节,这项研究发表在十月二十四日的Nature Methods杂志上,文章通讯作者是斯坦福大学的华人学者齐磊(Lei S Qi)。


基因网络指导着细胞的正常功能,这个网络受到干扰就可能引发疾病。动态操纵转录组的能力对于研究基因网络的作用机制非常重要。斯坦福大学的研究人员在CRISPR–dCas9的基础上实现了可诱导的复杂转录调节,这项研究发表在十月二十四日的Nature Methods杂志上,文章通讯作者是斯坦福大学的华人学者齐磊(Lei S Qi)。齐磊是CRISPR领域的先行者之一,在Cell等顶级期刊上发表了多项突破性成果。

细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争,为此它们演化出了多种防御机制,CRISPR–Cas9适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在引导RNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点,将CRISPR系统制成了强大的基因组编辑工具。

丧失核酸酶活性的dCas9依然可以到达目的地,只是无法进行剪切。虽然CRISPR–dCas9转录调控子可以控制单个基因表达,但还不能动态调节复杂的转录事件。现在,齐磊及其同事以dCas9为基础打造了一个化合物诱导的转录调控平台。

研究人员筛选了能在哺乳动物细胞中有效激活和抑制基因的化合诱导物。他们将这些诱导物与dCas9调控子结合起来,在同一个细胞中控制不同基因的表达。这种CRISPR–dCas9平台能够执行复杂的转录程序,适用于大规模转录组工程。

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  • Complex transcriptional modulation with orthogonal and inducible dCas9 regulators

    The ability to dynamically manipulate the transcriptome is important for studying how gene networks direct cellular functions and how network perturbations cause disease. Nuclease-dead CRISPR–dCas9 transcriptional regulators, while offering an approach for controlling individual gene expression, remain incapable of dynamically coordinating complex transcriptional events. Here, we describe a flexible dCas9-based platform for chemical-inducible complex gene regulation. From a screen of chemical- and light-inducible dimerization systems, we identified two potent chemical inducers that mediate efficient gene activation and repression in mammalian cells. We combined these inducers with orthogonal dCas9 regulators to independently control expression of different genes within the same cell. Using this platform, we further devised AND, OR, NAND, and NOR dCas9 logic operators and a diametric regulator that activates gene expression with one inducer and represses with another. This work provides a robust CRISPR–dCas9-based platform for enacting complex transcription programs that is suitable for large-scale transcriptome engineering.

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