《Cell》利用CRISPR技术破解古老谜题——DNA复制的最后一块拼图

日期: 2018年12月28日


    

佛罗里达州立大学的一个研究小组解开了一个古老的谜题——细胞的关键过程到底是如何进行监控的,这对于未来遗传学研究意义重大。

 

这一研究成果公布在12月27日Cell杂志上,由分子生物学David Herbert带领他的博士生Jiao Sima完成。

 

对于细胞来说,DNA等遗传物质定期进行复制,是所有生物体必不可少的过程,这决定了包括从头发颜色,到生物体对疾病的反应等。DNA复制是在20世纪50年代后期发现的,之后虽然全球各地的研究人员都试图了解这一过程是如何被调节的,但依然有许多未解之谜。

 

“这真是一个谜,”Gilbert说,“复制似乎对我们试图干扰它所进行的各种尝试都能避开。虽然现在我们已经详细描述了DNA复制过程,发现了它在不同细胞类型中的变化,以及在疾病中被破坏的情况。但直到现在,我们还找不到最后一块拼读——控制元件。 ”

 

在这项最新研究中,Sima在DNA分子上尝试检测了近一百个基因突变,希望能更好地解释复制过程的工作原理。但令人沮丧的是,效果不佳。

 

之后,他们用尽可能高的3D分辨率的方法分析了DNA的单个片段,发现DNA分子上的三个序列经常相互接触。为此研究人员利用先进的基因编辑技术CRISPR同时删去了这三个区域。

 

结果证明,这三个元件是DNA复制的关键。

 

“删除这些元件会令片段复制时间从最开始变成了最后,”Gilberts说,“这具有决定性意义。 ”

 

除了对复制时间的影响之外,删除这三种元件也会导致DNA分子的3D结构发生显著变化。

 

“ 我们首次在基因组中精确定位了调控染色质结构和复制时间的特定DNA序列,”Sima说,“这些结果指向一种可能的模型,即DNA如何在细胞内折叠,以及这些折叠模式如何影响遗传物质的功能。 ”

 

这一发现更好地理解DNA复制是如何被调节的,开辟了遗传学研究的新途径。

 

“ 如果你在不同的地方和时间复制,你可能会组装出一个完全不同的结构,”Gilberts说,“细胞在不同的时间可以使用不同的东西,当复制的东西改变时,遗传信息的包装也会发生变化。”(赛业生物www.cyagen.com)

 

转载标题:《Cell》利用CRISPR技术破解古老谜题——DNA复制的最后一块拼图

 

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