光会用CRISPR可不够,魏文胜教授团队证明TALE在表观遗传领域的特殊价值-自主发布-资讯-生物在线

光会用CRISPR可不够,魏文胜教授团队证明TALE在表观遗传领域的特殊价值

作者:博雅辑因(北京)生物科技有限公司 2017-11-10T13:58 (访问量:2879)

10月12日,魏文胜教授团队与伊成器研究员团队合作,在《Nature Communication》发表重磅文章,验证了全部420个TALE RVDs对5-甲基胞嘧啶及5-羟甲基胞嘧啶的识别能力,并筛选出数个特异性识别这两种表观遗传修饰的TALE RVDs,为表观遗传修饰特异性的基因组编辑及分子调控提供更多工具和方法。

在CRISPR占领基因组编辑领域大片疆土之时,这篇文章再次提醒了人们TALE存在的价值。
(https://www.nature.com/articles/s41467-017-00860-6)

自从CRISPR-Cas系统被发现以来,人们曾经倚重的TALE,ZFN这些基因组编辑领域的大将,很快失宠。甚至很多时候,人们会不自觉地将基因组编辑与CRISPR直接划上等号。


CRISPR的广泛应用与其使用门槛低有关。正因为如此,它的出现使几乎所有生物实验室都开始具备了基因组编辑的能力。然而在生物医药领域,尤其是临床治疗方面,TALEs往往是一个更安全的选择,而CRISPR的脱靶率也仍然是人们担心的问题。而魏文胜教授及伊成器研究员团队的这篇文章进一步证明了TALEs的另一个优势,即在对经表观遗传修饰的DNA序列的识别、激活和编辑方面,TALE完胜CRISPR。

(表观遗传修饰之甲基胞嘧啶,图片来源于:www.seekbio.com)

表观遗传是对经典遗传学的一个补充。有人甚至称其为获得性遗传。认为祖辈为适应环境做出的一些改变可以通过这种方式遗传到下一代。无需改变细胞核DNA便能帮助下一代更好地生存。表观遗传还有很多未解之谜,但对表观遗传修饰的恰当应用却在不断被科学家们证明,可为包括癌症、代谢等疾病的预防和治疗提供帮助。

TALE依靠蛋白质与核苷酸的相互作用识别核酸序列。甲基化等表观遗传修饰给核苷酸带来的物理性改变可以影响这一相互作用。因此,TALE可以识别甲基化修饰给核苷酸带来的这些改变,针对性地对经表观遗传修饰的核酸序列进行激活或者编辑。CRISPR-Cas系统则往往依靠碱基互补配对来识别核酸序列,而表观遗传修饰并不改变核苷酸的碱基,因此CRISPR-Cas系统无法分辨出一个核苷酸是否经过了表观遗传修饰,也不具备区别性对它们进行处理的能力。换而言之,TALEs可以用于表观遗传修饰的研究,以及基于此的生理机能调控及疾病治疗。而CRISPR-Cas系统却几乎对此毫无办法。

然而,人们对可识别表观遗传修饰的TALEs研究得并不十分清楚。而魏文胜教授的这篇文章一次性测试了全部420个TALE RVDs对甲基胞嘧啶和羟甲基胞嘧啶的识别能力。而这两者,是高等生物真核细胞DNA中非常重要的表观遗传修饰。
(全部420个TALE RVDs与不同表观遗传修饰的核苷酸亲和性比较——来自魏文胜教授团队文章)

魏教授团队发现RVD域为HA及NA的TALEs可特异性识别甲基胞嘧啶,RVD为FS可特异识别5-羟甲基胞嘧啶,RVD为NA、KP可识别未修饰胞嘧啶及5-甲基胞嘧啶等等。并且,魏文胜教授团队与其合作者,首次成功使用这些新鉴定出的TALE RVDs进行了基因激活及基因组编辑,进一步验证了这些TALE RVDs对5-甲基胞嘧啶,5-羟甲基胞嘧啶等的识别能力,证实了使用TALEs特异性针对甲基化修饰序列进行基因调控和基因组编辑的可行性。

魏文胜教授团及其合作者的这一发现极大地扩充了TALEs表观遗传修饰识别相关知识。为表观遗传学研究提供了更多的工具,也为生物医学研究乃至医学临床应用提供了新的工具和思路。

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