表观遗传调控成为下一代转基因工具

日期: 2018年02月08日


    

导读:近期,加州大学圣地亚哥分校的生物学家在《eLife》发表文章,报道了控制基因活性的新基础机制——CopyCat元件,还通过实验验证了活跃遗传是靶向基因插入或“转基因”和遗传控制元件一步置换的新有效手段。赛业小编为您推荐“表观遗传调控成为下一代转基因工具”,详情如下:


2015年,加州大学圣地亚哥分校的生物学家Ethan Bier和Valentino Gantz提出了一项突破性技术,这种名为“活跃遗传(active genetics)”的新技术打破了父母向后代传递遗传性状的几率(超越孟德尔式遗传)。


今年2月,他们和Shannon Xu在《eLife》发表文章,报道了控制基因活性的新基础机制——CopyCat元件,还通过实验验证了活跃遗传是靶向基因插入或“转基因”和遗传控制元件一步置换的新有效手段。


研究人员在果蝇体内分析了发育过程中翼静脉结构形成基因的遗传控制因素,目的是在空间和时间上全面了解基因活性控制机制,和这种遗传回路如何在不同物种中进化。

  

果蝇翅膀早期发育:不同荧光素指使不同基因表达模式
果蝇翅膀早期发育:不同荧光素指使不同基因表达模式


首先Xu等人利用 CRISPR/Cas9 基因组编辑技术在一个伸展的DNA序列(调节翼静脉形成相关基因)中进行突变,研究人员意外地发现,一对染色体通过相互作用协同控制该基因的活性。证明染色体间相互作用是控制基因活性的潜在形式,鉴于其他生物体也可能发生类似的染色体间串扰,内在规则的发现最终将定义“表观遗传干预”新靶点。


他们还展示了保持基因自身位置不变,编辑基因调控序列解锁新功能的显著优势可以更好地控制体内基因开启和关闭。


“设计新生命离不开这些基础知识,”Bier说。研究人员还检测了活跃遗传作为下一代转基因工具的效果。名为“CopyCat”的克隆载体可以被精确地插入基因组中任何位置,然后从一个亲本的染色体高效复制到另一个亲本的染色体上,这样所有后代都会携带CopyCat元件。研究人员说,CopyCat可能将大大加快动植物复杂遗传品系的组装速度。


他们使用CopyCat工具删除调节序列,以及用其他三种果蝇品种序列分别进行替换。当替换序列来自家蝇时,果蝇身上的翼静脉可以完整形成,但结构和位置却更像家蝇。


这些研究证明了活跃遗传具备作为新型遗传编辑工具应用意义。“我们的成果能鼓舞其他研究人员在其他生命体中应用活跃遗传,”Xu说。

  

Ethan Bier教授和他的实验果蝇
Ethan Bier教授和他的实验果蝇


Bier和Gantz指出,除了利用基因驱动系统改善虫媒疾病传播,活跃遗传将在提高人类健康和农业效益等领域大放光彩。


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