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科学家们开发了多色标记系统来跟踪活细胞中的基因组位置

2019-01-24 10:34:17 • 来源：

CRISPRainbow是一种使用由UMass医学院的科学家开发的CRISPR / Cas9的新技术，它允许研究人员在活细胞中标记和追踪多达七种不同的基因组位置。该标签系统的详细信息发表在Nature Biotechnology上，将成为实时研究基因组结构的宝贵工具。

科学家们开发了多色标记系统来跟踪活细胞中的基因组位置

“大多数人都使用CRISPR来编辑基因组。我们用它来标记DNA并追踪DNA在活细胞中的运动，”研究专家Hanhui Ma博士说道，他与Vitold Arnett教授Thoru Pederson博士合着了这项研究。细胞生物学和生物化学与分子药理学教授。

知道活细胞中基因组元件的精确位置对于理解染色体动力学至关重要，因为控制我们生物学和健康的基因根据它们在三维空间中的位置这样做，Drs说。佩德森和马。对于要转录和表达的基因，必须可以在染色体上访问。DNA位于拥挤的细胞核中，在从胚胎发育到癌症的各个方面发挥着重要作用。

然而，目前的技术仅能够在活细胞中一次跟踪至多三个基因组位置。标记更多的位点需要通过将细胞浸泡在甲醛中来固定细胞，从而杀死它们并使得无法观察染色体结构随时间或响应刺激的变化。为克服这一技术障碍，Pederson和Ma转向CRISPR / Cas9。为了使用CRISPR / Cas9复合物标记基因组上的特定位置，他们创建了Cas9突变，使核酸酶失活，因此它只与DNA结合并且不会切割基因组。一旦失活，CRISPR / Cas9元件通过可由研究人员编程的指导RNA运送到基因组上的特定位置。

为了在CRISPR / Cas9复合物与基因组结合后观察和跟踪它，Ma将引导RNA设计为包括三种主要荧光蛋白中的一种：红色，绿色或蓝色。然后可以在显微镜下实时观察和跟踪这些蛋白质。通过将第二种荧光蛋白连接到指导RNA，Ma能够组合三种基色以产生三种额外的标记：青色，品红色和黄色。通过组合所有三种基色来实现第七标签，白色。

“与显微镜中的光谱过滤器配合使用的计算机读出颜色组合并将其显示为您要求的颜色，”Pederson解释道。“例如，红色和绿色可以是黄色。使用三原色和这种称为计算着色的方法，我们可以生成另外三种颜色。

CRISPRainbow可同时定位多达七个不同的DNA位点，每个位点都具有独特的颜色。将其部署在活细胞中增加了该技术的力量，因为它可以跟踪可能具有重要生物学后果的基因组的动态拓扑运动。

“通过这项技术，我们可以在不同的时间点可视化不同的染色体位点，”该研究的共同作者，博士，博士，David Grunwald实验室博士后，UMMS生物化学和药理学助理教授。“我们可以监测它们，看看这些基因座移动的速度和速度。通过这种方式，我们可以看到这些结构变化如何影响所表达的基因及其与健康和疾病的关系。”

作为UMMS基因组三维结构研究的先驱，Job Dekker博士对CRISPRainbow充满热情。“通常情况下，当我们查看基因组的结构时，我们会得到这个快照，我们希望我们可以看到当细胞对某些物体做出反应时五分钟之后它会是什么样，”霍华德休斯医学研究所研究员Dekker博士说。生物化学与分子药理学教授，系统生物学项目联合主任。“这个系统允许人们实时跟踪它。我认为这是一项非常重要的新技术。”

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