动态DNA舞蹈用新的基于CRISPR / Cas9的标记鉴定

斯坦福大学的研究人员设计了一种标记个体非重复DNA序列的新方法，在转录过程中DNA会抽搐以使远处区域接触并增强基因表达。

医学院的研究人员发现，在转录过程中，DNA就像一条通过噘起嘴唇吸入的意大利面条一样连着。就像由此产生的失控飞球一样，这一令人惊讶的发现在传统智慧面前飞扬，传统智慧认为需要静态的DNA环来将远距离区域聚集在一起，从而增强和促进基因表达。

一种新的DNA标记技术，可以用荧光分子精确标记任何单独的DNA片段，以追踪它们的三维位置和运动，揭示了这种遗传舞蹈。这项技术，研究人员称之为CARGO，用于嵌合阵列的gRNA寡核苷酸，是CRISPR / Cas9基因编辑工具的一种变体，它有望彻底改变基因组动力学的研究。

“完全出乎意料，令人惊讶”

“我们发现，当聚合酶穿过DNA时，它提供了分子搅动的来源，增加了局部染色体区域内的活动性，并可以反复将基因组的远端区域聚集在一起，”Joanna Wysocka博士说。，发育生物学和化学与系统生物学教授。“这完全是出乎意料和令人惊讶的，并且直接反驳了关于转录的普遍看法。这只是我们和其他人现在通过使用CARGO标记特定DNA区域可以学到的一个例子。”

描述该研究的论文于1月25日在“科学”杂志上发表。Wysocka是资深作者，研究生Bo Gu是第一作者。

CRISPR最常用于寻找和替换基因组中的特定DNA序列与其他DNA序列。为此，一种名为Cas9的酶使用短RNA序列将DNA序列引导至基因组中的正确位点。

由其他研究人员开发的该技术的变体使用指导RNA和具有催化失活形式的Cas9的CRISPR系统来识别和标记具有荧光分子的特定DNA片段。但这在高度重复的区域中效果最佳，其中单个指导RNA可以编组荧光标签的临界质量，以产生足以通过显微镜观察到的光。

Wysocka，Gu和该研究的另一位合着者Tomasz Swigut博士设计了一种方法，将一系列多种不同的指导RNA引入细胞中，以精确识别非重复的，独特的DNA片段，并用多种荧光标记它们。因此可以在显微镜下轻松显示标签。

'CARGO解决了交货问题'

“基因组中所有最有趣的东西都是单拷贝存在，”Wysocka说。“人们一直试图将单个区域或基因座标记一段时间没有成功。但CARGO解决了传递问题。现在我们可以通过使用许多不同的指导RNA标记我们想要的任何区域或基因座来覆盖DNA，因此我们可以清楚地看到它。“她和顾强调，CARGO技术对追求基因组或基因表达的许多不同问题的研究人员非常有用。

他们已经开始关注转录过程，当远距离增强子区域被称为启动子的其他DNA区域时，这通常会受到刺激。

“我们发现，当附近的基因被转录成RNA时，我们看到的任何基因座在其活动状态下移动的速度快了约四倍，”Wysocka说。“我们提出，这种增强的运动或扩散可能会将DNA的远端区域聚集在一起并进一步促进转录。”

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