Nat:基因剪刀-CRIS变钝为自体免疫病研究提供新启示 找启增子

邓文龙

Nature：“基因剪刀”—CRISPR-Cas9变“钝“为自体免疫病研究提供新启示

基因占基因组2%，98%为包括增强子启动子在内的序列

2017-09-01 15:32

2017年9月1日/生物谷BIOON/---我们机体细胞中含有22000个基因，但对于每个细胞来说，其常用的基因组合往往各不相同。这种基因表达与抑制的特征最终影响了细胞类型的形成，例如肾脏、大脑、皮肤、心脏等等。

为了调控这种基因表达的特征，基因组中存在很多调控元件，它们受外界信号的影响对基因的表达“开闭”进行精确地调控。其中有一类叫“增强子”的元件，这段序列与基因编码区相隔几万个碱基对，但仍具有增强基因表达的能力。基因表达调控的紊乱会导致很多疾病的发生，但由于它们的功能存在严格的时空特性，即仅仅在特定的条件下、特定的细胞中会发挥作用，因此往往难以研究。

（图片来源： Mulepati, S., Bailey, S.; Astrojan/Wikipedia/ CC BY 3.0）

如今，来自加利福尼亚大学的研究者们利用修饰后的CRISPR系统寻找增强子，这一更新后的工具并不具有基因编辑能力，相反地，它能够精确地定位增强子存在的区域。根据最近发表在《nature》杂志上的相关结果，来自UCSF的研究者们利用这种叫做CRISPR activation （CRISPRa）的工具成功地找到了调控免疫细胞发育的增强子。这段序列对于自体免疫疾病的发生具有重要的作用。

CRISPR技术能够使得研究者们快速地理解表达蛋白质的基因的功能。最常用的一项应用就是将其与CAS9酶联合使用，对特定的DNA序列进行剪切。利用这一技术，研究者们能够快速且精确地对任何基因进行编辑，从而观察这些改变对细胞或机体功能的影响。

然而基因占据基因组的比例不足2%，而剩余包括增强子在内的98%的序列难以研究。研究者们能够寻找通过蛋白质与DNA的结合特征寻找潜在的增强子区域，但关于增强子与基因的相互作用则十分困难。此外，由于增强子活性存在严格的时空特性，因此仅仅通过CRISPR-CAS9技术切除增强子区域并不会起到多大帮助。

而来自USCF的Jonathan Weissman教授等人开发出的这种叫做“CRISPRa”的技术则能够对增强子进行精确地激活。与传统的CRISPR-CAS9技术不同，CRISPRa利用修饰后的Cas9酶与CRISPR联合使用，能够在找到特定DNA序列之后进行靶向激活，而非切割。该技术最早是应用于寻找启动子区域，而这一次研究者们则试图寻找增强子区域。

具体地，研究者们研究的是一种编码“IL2RA”的蛋白的基因。该蛋白对于T细胞的功能具有重要的作用。IL-2RA能够决定T细胞启动炎症反应或进行免疫抑制。如果该基因的增强子区域出现故障，那么细胞将难以起到抑制炎症反应的能力，从而导致自体免疫疾病的发生。

通过对IL2RA上游的DNA序列进行连续筛选，作者发现一段序列对于调控IL2RA的产生具有重要的作用，并最终证明其为IL2RA基因的增强子。

研究者们希望下一步对这一技术进行扩展，或许能够同时对更多的基因进行增强子筛选。此外，他们还希望这一方法能够用于研究所有类型细胞的遗传互作情况。（生物谷Bioon.com）

http://news.bioon.com/article/6709195.html

资讯出处：Blunting CRISPR's 'scissors' gives new insight into autoimmune disorders

资讯链接：https://medicalxpress.com/news/2 ... ght-autoimmune.html

原始出处：Dimitre R. Simeonov et al. Discovery of stimulation-responsive immune enhancers with CRISPR activation, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature23875

原始链接：http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature23875.html



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邓文龙

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由46条染色体组成一个人类男性的二倍体基因组的图像。 （在线粒体染色体不显示。）
在生物学中，一个生物体的基因组是指包含在该生物的DNA（部分病毒是RNA）中的全部遗传信息，又称基因体（genome）。基因组包括基因和非编码DNA。1920年，德国汉堡大学植物学教授汉斯·温克勒（Hans Winkler）首次使用基因组这一名词。
更精确地讲，一个生物体的基因组是指一套染色体中的完整的DNA序列。例如，生物个体体细胞中的二倍体由两套染色体组成，其中一套DNA序列就是一个基因组。基因组一词可以特指整套核DNA（例如，核基因组），也可以用于包含自己DNA序列的细胞器基因组，如粒线体基因组或叶绿体基因组。当人们说一个有性生殖物种的基因组正在测序时，通常是指测定一套常染色体和两种性染色体的序列，这样来代表可能的两种性别。即使在只有一种性别的物种中，“一套基因组序列”可能也综合了来自不同个体的染色体。通常使用中，“遗传组成”一词有时在交流中即指某特定个体或物种的基因组。对相关物种全部基因组性质的研究通常被称为基因组学，该学科与遗传学不同，后者一般研究单个或一组基因的性质。

详细：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E7%B5%84



基因组-百度：

基因组，Genome，一个细胞或者生物体所携带的一套完整的单倍体序列，包括全套基因和间隔序列。可是基因组测序的结果发现基因编码序列只占整个基因组序列的很小一部分。因此，基因组应该指单倍体细胞中包括编码序列和非编码序列在内的全部DNA分子。说的更确切些，核基因组是单倍体细胞核内的全部 DNA分子。线粒体基因组则是一个线粒体所包含的全部DNA分子。叶绿体基因组则是一个叶绿体所包含的全部DNA分子。中国研究人员成功破译高山倭蛙基因组，是迄今为止破译的首个现代蛙类基因组。[1]

详细：

https://baike.baidu.com/item/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E7%BB%84



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