斯坦福大学的研究人员已经修改了CRISPR-Cas9基因编辑技术来操纵基因在三维空间,允许他们运送基因片段在细胞核的不同位置。这项新技术,被称为CRISPR-genome组织或者只是CRISPR-GO,使用一个修改CRISPR蛋白质重组基因在三维空间中。如果CRISPR就像分子剪刀,那么CRISPR-GO就像分子镊子,抓住特定的基因组和淡定下来在新位置的细胞核。但它不仅仅是物理搬迁:取代遗传元素可以改变他们的功能。

研究启示了基因组的核空间组织如何管理整个细胞的功能。

”的问题为什么空间组织细胞中重要的是一个重要的一个,它也不是一个科学家达成一致,”Stanley气说,博士,生物工程和化学和系统生物学助理教授。“CRISPR-GO可以提供一个机会来回答这个问题,让我们能够目标,移动和搬迁非常特定的DNA,在细胞核中,看看他们的新位置改变他们的功能”。

大多数哺乳动物细胞含有细胞核,超过6英尺的DNA,如果伸出一条线。这个遗传物质决定细胞的命运,如果不合时宜或受损,会导致疾病。之前的研究表明,细胞核DNA往往聚集在某些地区。如何放置影响DNA的功能,然而,还不清楚。

在概念验证研究中,气研究的三个不同的亚区使用CRISPR-GO细胞核,测试一个包罗万象的假设:基因和其他遗传因素表现在不同的区域有不同的细胞核?

到目前为止,他们的数据显示,特定的隔间和一些自由浮动的蛋白质在细胞核中可以影响DNA的功能重新定位。根据遗传材料,一些核区域抑制基因表达,端粒加速增长,随后细胞分裂。一种蛋白质的身体甚至可能持有的权力压制肿瘤形成.

详细研究这一研究将在10月11日在线发表在细胞。气是资深作者。博士,博士后学者海丰王是第一作者。

弥合的差距

揭开神秘的物理细节的基因组已经证明是一个乏味的任务,但也有一些现有的技术,允许科学家窥视细胞看看他们的内脏身体组织。还缺少什么是一种篡改这个组织。CRISPR-GO是第一个提供人员的一种手段。

CRISPR-Cas9退役“切割”机制,交付的编辑工具变得更加系统,气用来提供小的DNA通过可编程指南RNA在细胞核中到一个新的位置。

有三个CRISPR-GO必不可少的部分。首先,有七所称的“地址”的基因目标你想搬迁段DNA,这段DNA靶向核糖核酸的互补链绑定。然后,您需要目的地的地址具体部分的DNA在核间你想移动染色质。最后,有“桥”,在这种情况下,是一个催化剂,火花的冷凝目标DNA核的新家。

“孩子们通常喜欢建造小铁路帮助列车从一站到另一个极端,”齐说。“这不是这里不同于我们所做的。”

不同的空间,不同的功能

气的功能描述核车厢像房子的空间。在你家里的每一个房间,你做不同的在厨房,你做饭;在卧室里,你的睡眠。在细胞的细胞核,同样的概念适用。在原子核中有多个隔间,维护细胞中都有特定的角色功能。气和他的实验室研究原子核的三个不同的区域,测试他们是否能改变染色质的功能取决于移动它。

通过使用CRISPR-GO,研究人员发现基因转移到细胞核被称为卡哈尔的身体的一部分,一种无定形的,有些神秘的团的蛋白质和RNA,停止表达蛋白质。

“我们看到这个非常的兴奋;这是研究者们第一次证据显示,卡哈尔身体能有直接的基因调控的效果,在这种情况下抑制基因表达,”齐说。“这表明,卡哈尔在控制转录身体有一些意想不到的作用。”可能大,转录是一个重要的过程,合成蛋白质生产的“代码”。

当气用CRISPR-GO telomeres-the分子帽子的染色体的DNA与longevity-from中间核的边缘,端粒停止增长,阻止细胞周期,降低细胞生存能力。相反,然而,当端粒逼近卡哈尔发生身体:他们成长,在这一过程中,增加细胞活力。

第三个应用程序使用CRISPR-GO早幼粒细胞白血病的身体。这一团的蛋白质抑制pro-tumor基因。通过定位致癌基因的旁边核气计划测试,如果它可以帮助抑制肿瘤形成。

“CRISPR-GO的另一个独特的优势是,我们可以跟踪染色质DNA之间的交互和实时核隔间在显微镜下,”王说。

虽然CRISPR-GO所表现出的证据是令人兴奋的,但研究仍处于试点阶段,还有很多工作要做研究结果得到确认之前,齐说。

“我们非常兴奋的潜力,而我们回答几个问题,我们也开设了20多,”齐说。

这将是更重要的是解释为什么这些基于位置的影响发生在特定的核区域,根本原因是什么,他说。一天,气的希望,这条线的研究将会对人类的健康。