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动物所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

  

  生物学变化多受到高度动态的分子事件调控,为了更精确的理解并研究这些过程,应用条件性可诱导的技术手段是十分必要的。此前,得到广泛应用的药物诱导技术之一是通过配体结合激发雌激素受体蛋白(ER)从细胞质到细胞核的转运。在没有激素配体的情况下,ER与热激蛋白(hsp90)结合定位于细胞质中;一旦与配体结合,ERhsp90解离,并转运到细胞核中。类转录激活因子效应物(Transcription activator-like effectorsTALEs)是近几年发现的一种可用于目的基因编辑和转录调控的有力工具。其独特的重复区域形成了“Tal 密码,连接在一起决定了Tal 阵列与DNA结合的特异性,因此当Tal与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技术已被广泛应用,TALE技术在某些应用领域仍然具有优势,值得进一步深入研究。 

  王宇课题组通过将TALE和突变的雌激素受体(ERT2)连接在一起,设计了一系列的化学诱导系统,该系统可使与ERT2融合的TALE4-羟他莫昔芬(4-OHT)的诱导下进入细胞核进而结合于特定的基因组序列。将类转录激活因子效应物核酸酶(TALEN)与两个串联的ERT2融合,他们构建了HIT-TALEN系统以实现药物可诱导的基因组编辑。研究结果证明,该系统具有较高的基因组编辑活性和较低的背景活性。对于药物诱导的基因转录激活,他们设计了多个策略进行优化,其中最有效的一个系统是融合可诱导的TALESunTag体系而建立的(HIT-TALE-SunTag)。该体系可以使内源基因在严格的药物控制下高效激活。他们开发的多个药物可诱导系统,可以适用于任何潜在的基因组位点的编辑和转录激活,不仅为精确研究动态的生物学过程提供了更多选择,在转化研究中也具有潜在的应用价值。 

  这项研究工作以“Multiple Chemical Inducible Tal Effectors for Genome Editing andTranscription Activation”为题于201818日在美国化学学会旗下ACS Chemical Biology在线发表。中国科学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学研究计划(2015CB964800,2014CB964900)、国家自然科学基金(31571514, 21402195, 31401270)、中科院“百人计划”的支持。 

  化学药物诱导的基因组编辑和转录激活TALE系统的作用机制(点图放大)