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中國科學院动物研究所

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王宇研究组发表基于类转录激活因子效应物(Tal Effector)的化学药物诱导型基因组编辑和转录激活系统
文章来源:干细胞與生殖生物学国家重点...     发布时间:2018-03-05

  生物學變化多受到高度動態的分子事件調控,爲了更精確的理解並研究這些過程,應用條件性可誘導的技術手段是十分必要的。此前,得到廣泛應用的藥物誘導技術之一是通過配體結合激發雌激素受體蛋白(ER)從細胞質到細胞核的轉運。在沒有激素配體的情況下,ER與熱激蛋白(hsp90)結合定位于細胞質中;一旦與配體結合,ERhsp90解離,並轉運到細胞核中。類轉錄激活因子效應物(Transcription activator-like effectorsTALEs)是近幾年發現的一種可用于目的基因編輯和轉錄調控的有力工具。其獨特的重複區域形成了“Tal 密碼,連接在一起決定了Tal 阵列與DNA結合的特異性,因此當Tal與和基因或表观调控相关的效应因子融合时,可以靶向到特定基因位点发挥作用。尽管CRISPR/Cas9技術已被廣泛應用,TALE技術在某些應用領域仍然具有優勢,值得進一步深入研究。

  王宇課題組通過將TALE和突變的雌激素受體(ERT2)连接在一起,设计了一系列的化学诱导系统,该系统可使與ERT2融合的TALE4-羟他莫昔芬(4-OHT)的誘導下進入細胞核進而結合于特定的基因組序列。將類轉錄激活因子效應物核酸酶(TALEN)與两个串联的ERT2融合,他們構建了HIT-TALEN系統以實現藥物可誘導的基因組編輯。研究結果證明,該系統具有較高的基因組編輯活性和較低的背景活性。對于藥物誘導的基因轉錄激活,他們設計了多個策略進行優化,其中最有效的一個系統是融合可誘導的TALESunTag體系而建立的(HIT-TALE-SunTag)。該體系可以使內源基因在嚴格的藥物控制下高效激活。他們開發的多個藥物可誘導系統,可以適用于任何潛在的基因組位點的編輯和轉錄激活,不僅爲精確研究動態的生物學過程提供了更多選擇,在轉化研究中也具有潛在的應用價值。

  這項研究工作以“Multiple Chemical Inducible Tal Effectors for Genome Editing andTranscription Activation”爲題于201818日在美國化學學會旗下ACS Chemical Biology在线发表。中國科學院动物研究所赵晨博士、本科实习生张月为本文共同第一作者。王宇研究员为本文通讯作者。该项研究得到了科技部国家重大科學研究计划(2015CB964800,2014CB964900)、国家自然科學基金(31571514, 21402195, 31401270)、中科院“百人計劃”的支持。

化學藥物誘導的基因組編輯和轉錄激活TALE系統的作用機制(點圖放大)

 

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