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細菌毒素基因編輯器精確地E博弈娛樂城dits線粒體DNA

線粒體中的基因組(細胞產生能量的細胞器)參與疾病和關鍵的生物學功能,而精確地改變這種DNA的能力將使科學家能夠更多地了解這些基因和突變的作用。但是,已經徹底改變了細胞​​核中DNA編輯的精確編輯技術無法到達線粒體基因組。

現在,麻省理工學院和哈佛大學的一個團隊威博娛樂城d華盛頓大學醫學院利用新型分子編輯器打破了這一障礙,該分子編輯器可以使線粒體DNA中的C•G至T•A核苷酸發生精確變化。該編輯器是由細菌毒素改造而成的,能夠對與疾病相關的線粒體DNA突變進行建模,從而為更好地了解與癌症,衰老等相關的基因變化打開了大門。

這項工作在 性質的第一作者是來自Broad Institute和哈佛大學的研究生Beverly 莫,以及華盛頓大學(UW)的博士後研究員Marcos de Moraes。

這項研究工作由美國大學微生物學教授兼霍華德·休斯醫學研究所(HHMI)的研究員約瑟夫·穆格斯(Joseph Mougous)和理查德·默金(Richard Merkin)教授,以及博德研究所醫療保健變革技術默金研究所所長David Liu共同監督,哈佛大學化學與化學生物學教授,HHMI調查員。

“據我們所知,該團隊首次開發了一種處理DNA的新方法,並首次使用它來精確編輯人類線粒體基因組-為解決分子生物學中長期存在的挑戰提供了解決方案。” “這項工作證明了基礎研究和應用研究方面的合作,並且可能會進一步應用娛樂城推薦超越了線粒體生物學。”

細菌戰劑

目前研究線粒體DNA特定變異的大多數方法涉及使用患者來源的細胞或少數動物模型,其中偶然發生了突變。 “但是這些方法構成了主要的局限性,創建新的,定義好的模型是不可能的,”布羅德大學代謝計劃的成員兼聯合主任瓦姆西·穆斯塔說。 Mootha還是馬薩諸塞州總醫院的HHMI調查員和醫學教授。

儘管基於CRISPR的技術可以快速精確地編輯細胞核中的DNA,極大地促進了許多疾病的模型創建,但這些工具仍無法編輯線粒體DNA,因為它們依賴於必發網娛樂城n指導RNA靶向基因組中的位置。線粒體膜允許蛋白質進入細胞器,但未知具有可運輸RNA的途徑。

當Mougous實驗室鑑定出由病原菌Burkholderia cenocepacia產生的有毒蛋白質時,出現了一種潛在的解決方案。這種蛋白質可以通過直接將雙鏈DNA中的胞嘧啶(C)變為尿嘧啶(U)來殺死其他細菌。

“這種蛋白質的特殊之處在於,它靶向雙鏈DNA的能力使我們認為它可能具有獨特的編輯應用。先前描述的所有靶向DNA的脫氨酶僅以單鏈形式起作用,這限制了它們可作為基因組編輯器使用。” Mougous說。他的團隊確定了結構和生化hoya娛樂城毒素的熱量特徵稱為DddA。

“我們意識到這種’細菌戰劑’的特性可以使其與基於非CRISPR的DNA靶向系統配對,從而增加了使基礎編輯器不依賴CRISPR或指導RNA的可能性,”劉解釋。 “它可以使我們最終在生物學的最後一個角落進行精確的基因組編輯。leo娛樂城這種技術仍然無法觸及-線粒體DNA。”

“馴服野獸”

研究小組的第一個主要挑戰是消除細菌劑的毒性,這就是劉向Mougous所說的“馴服野獸”通博娛樂城,以便它可以編輯DNA而不會損壞細胞。研究人員將蛋白質分為兩個非活性部分,它們只有結合在一起才能編輯DNA。

研究人員將馴服的細菌毒素的兩半拴在TALE DNA結合蛋白上,該蛋白可以在核和線粒體中定位並結合靶DNA序列,而無需使贏家娛樂城用引導RNA。當這些片段彼此相鄰地結合DNA時,複合物將重新組裝成其活性形式,並在該位置將C轉換為U-最終導致C•G到T•A的鹼基編輯。研究人員稱他們的工具為DddA衍生的胞嘧啶鹼基編輯器(DdCBE)。

該團隊在人類細胞線粒體基因組中的五個基因上測試了DdCBE,發現DdCBE在高達50%的線粒體DNA中安裝了精確的鹼基編輯。他們著眼於基因ND4,該基因編碼線粒體酶複合體I的一個亞基,以進行進一步的鑑定。 Mootha的實驗室分析了所編輯細胞的線粒體生理和化學性質,結果表明這些變化會按預期影響線粒體。

“這是我職業生涯中第一次能夠對線粒體DNA進行精確的編輯,” Mootha說。 “這是一個巨大的飛躍–如果我們能夠進行有針對性的突變,我們就可以開地下539玩法發模型來研究與疾病相關的變異,確定它們在疾病中的實際作用,並篩選藥物對相關途徑的影響。”

未來發展

現在,該領域的一個目標是開發可以精確地在線粒體DNA中進行其他類型的遺傳改變的編輯器。

線粒體基因組編輯器具有長期的潛力,可以發展成為治療線粒體源性疾病的治療方法,它具有更直接的價值,可作為科學家可以用來更好地模擬線粒體疾病的模型並探索與線粒體生物學有關的基本問題的工具和遺傳學,”穆格說。

研究小組補充說,DdCBE的某些功能(例如缺少RNA)可能對線粒體以外的其他基因編輯應用也具有吸引力。

參考

(2020)。細菌胞苷脫氨酶毒素可實現無CRISPR的線粒體鹼基編輯。 性質DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2477-4

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