Cas9-VP64系统上调人胚胎干细胞中SOX17基因的表达2024-05-16 08:26:48
CRISPRi即CRISPR干扰技术,其中dCas9可以通过空间位阻单独阻断RNA聚合酶的转录延伸,从而抑制转录。CRISPRi系统中sgRNA引导的基因沉默具有高度特异性,且可以被诱导和逆转。Kearns等利用CRISPRi系统抑制了OCT4基因和NANOG基因的表达,从而影响了人胚胎干细胞的多能性。单一dCas9的CRISPRi抑制转录效率较低,将其与抑制转录的复合物相结合可以增强CRISPRi对基因表达的沉默效果,Gilbert等将dCas9和抑制转录的KRAB结构域融合,可以有效抑制细胞转录。CRISPRa是一种能激活内源性基因转录表达的系统,通过招募RNAP或转录因子上调基因转录水平,常用系统包括SAM、SunTag、VPR等。例如Kearns等利用dCas9-VP64系统上调人胚胎干细胞中SOX17基因的表达,促进内胚层的分化,Liu等使用dCas9-SunTag-VP64激活内源性Oct4和Sox2,触发细胞重编程,诱导产生多功能干细胞。
此外,dCas9可以通过类似调控靶向基因转录的方式,招募表观遗传修饰域来改变其靶向DNA位点的表观遗传标记,从而导致相关基因表达的变化。
例如,在脆性X染色体综合征病人的iPSC中,Liu等利用dCas9-Tet1融合蛋白在分裂细胞中有效靶向去甲基化,激活了FMRP基因的转录表达,激活作用能够持续至少两周且未检测到明显的脱靶作用。天然受体是一类能够识别、处理和响应环境信息的蛋白质。基于合成生物学的发展和对天然受体的理解,研究人员已经能够对受体进行解构和重建,利用来自天然或人工合成的成分对合成受体进行合理的工程改造,重新设计细胞的输入输出关系,赋予细胞可定制的功能。
例如,在脆性X染色体综合征病人的iPSC中,Liu等利用dCas9-Tet1融合蛋白在分裂细胞中有效靶向去甲基化,激活了FMRP基因的转录表达,激活作用能够持续至少两周且未检测到明显的脱靶作用。天然受体是一类能够识别、处理和响应环境信息的蛋白质。基于合成生物学的发展和对天然受体的理解,研究人员已经能够对受体进行解构和重建,利用来自天然或人工合成的成分对合成受体进行合理的工程改造,重新设计细胞的输入输出关系,赋予细胞可定制的功能。
出自《合成生物学在干细胞工程化改造中的研究进展》作者:蔡冰玉,谭象天,李伟。
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