CRISPRシステムはエピゲノムに継承可能な変更を加えました

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ビデオ: CRISPRシステムはエピゲノムに継承可能な変更を加えました
ビデオ: Что такое CRISPR/CAS9 и как это технология может перевернуть мир 2023, 2月
CRISPRシステムはエピゲノムに継承可能な変更を加えました
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Anonim
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生物学者は、DNAに変異を導入することなく遺伝子活性の標的抑制が可能なCRISPRoffシステムを開発しました。このツールのメカニズムは、遺伝子のCpGメチル化部位に依存しないエピジェネティックなリプログラミングに基づいています。 CRISPRoff遺伝子活性の抑制は遺伝します。これは、ニューロンに発達する幹細胞の世代で示されています。科学者たちはまた、CRISPRoffの後に遺伝子活性を回復できるツールを作成し、それをCRISPRonと名付けました。研究はジャーナルCellに掲載されています。

エディターから

当初、このメモは「CRISPRツールがDNA切断なしでゲノムを編集した」と呼ばれていましたが、それ以前は「死んだ」Cas9(死んだCas9)に基づいており、エピゲノムを変更できるシステムがすでに存在していました。しかし、そのような作品では、注記で議論されたものとは対照的に、分裂細胞の世代の変化の継承はチェックされておらず、それは改訂されたタイトルに反映されています。 CRISPR / Cas9指向のゲノム編集システムは、生物学研究で最も要求されるツールの1つです。このようなシステムは、Cas9タンパク質をガイドRNAと組み合わせて使用​​することで、ゲノムの特定の場所で切断を行うことを可能にします。ガイドRNAは、壊れた遺伝子を「オフにする」か、新しい配列を挿入するという2つの目的で最もよく使用されます。壊す。遺伝子が機能していないモデルを取得することで、科学者の仕事に応じて、その機能を研究し、生物の特性を変えることができます。 2020年にCRISPR / Casシステムの動作メカニズムが発見されたことで、研究者のエマニュエルシャルパンティエとジェニファーダウドネにノーベル賞が授与されました。

この方法の多様性にもかかわらず、その適用は、ゲノムの非標的領域での突然変異および標的領域での不適切なDNA修復につながることが多いDNA配列の切断の必要性によって制限されます。たとえば、最初に遺伝子組み換えの子供(そしてその後の刑期)を受け取った悪名高いHe Jiangkuiは、彼の実験でCRISPRの精度を制御できませんでした-双子のゲノムに非標的変異がありました。

カリフォルニア大学の生物学者は、DNAに切断や突然変異を導入することなく遺伝子をオフにすることができるCRISPRメカニズムを作成しました。これは、エピジェネティックな再プログラミングに基づいています。つまり、遺伝子が転写酵素に対する親和性を失い、機能を停止するような方法でのヌクレオチドのメチル化(メチル基のそれらへの結合)です。生物学者は彼らの開発をCRISPRoffと呼んだ。

従来のCRISPRツールと同様に、そのコンポーネントの1つはCas9タンパク質ですが、通常ではありませんが、「デッド」(deadCas)です。つまり、目的のDNA領域にのみ結合でき、中断することはできません。 。それは他の触媒ドメイン-メチルトランスフェラーゼによって結合されました。したがって、キメラタンパク質はそれ自体の周りのDNAヌクレオチドをメチル化することができ、遺伝子の活性を抑制した。同時に、タンパク質を細胞に添加してからすでに10日後、その効果は研究の15か月まで持続しましたが、検出できなくなりました。システムの特異性と効率はRNAシーケンシングによって確認されました-抑制された遺伝子は実質的に転写物を持っていませんでした。 CRISPRoff効果は、CpGアイランドに注釈が付けられていない遺伝子でも観察されました。つまり、細胞内で自然なメチル化が発生するDNAの2ヌクレオチド部位です。つまり、ゲノム内の任意の配列に使用できる可能性があります。

生物学者はまた、CRISPRoffのメチル化を元に戻すことができることを確認しています。これを行うために、彼らは同様のツールであるCRISPRonを作成しました。このタンパク質も不活化Casと酵素で構成されていましたが、今回は脱メチル化剤でした。その仕事をテストするために、生物学者はCLTA遺伝子がすでにメチル化されている細胞を使用しました。CRISPRonの適用後10日以内に、遺伝子の正常なレベルが細胞内で回復しました(p <0,0001)。

誘導された幹細胞(ISC)が他の細胞型に分化する際に、CRISPRoffの効果がどのように持続するかをテストするために、生物学者はそれらをタンパク質で処理し、ニューロンに再プログラムしました。これは、研究用の神経細胞を取得するための最も一般的な方法の1つであり、分化中のメチル化の保持は、機器を使用するための重要な特性です。ニューロンは実際に科学者によって選択された遺伝子のメチルラベルを保持していることが判明しました。

他のシステムもCRISPR / Casテクノロジーに基づいて開発されています。たとえば、最近、光誘導を使用してこの方法の有効性が高まり、複数の遺伝子を同時に編集してそれらから領域を切り取ることができるツールも作成されました。

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