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一種基於crispr/ca 9的方法可對細胞核和染色體基因組序列標記


豇豆的細胞核,表現出端粒特異性信號(紅色)。採用基於CRISPR/Cas9的REGN-ISL法檢測端


自2012年提出CRISPR/Cas9機制以來,CRISPR/Cas9系統一直在科學界產生漣漪。通常被稱為基因組編輯工具,許多科學家已經發現不同用途的剪刀狀性質的Cas9-蛋白。萊布尼茨植物遺傳學和作物研究所(IPK Gaterleben)的研究人員現在發現了一種方法,以一種稍微不同的方式使用RNA/蛋白質複合物-作為細胞遺傳學火炬。除了在傳統的原位雜交,新的RNA引導的內切酶-原位標記工具(rgen-isl)不再需要變性的DNA。因此,新的方法使染色質保持完整,從而能夠對樣品的結構進行研究。此外,rgen-isl可以與蛋白質檢測方法相結合,並允許對標記過程進行實時可視化。雖然Rgen-ISL最初是為植物基因組開發的,但它可以應用於所有生物體,在染色體生物學領域是一個很有前途的新工具。

第二類聚集、定期間隔的短迴文重複序列(CRISPR)相關的caspase 9(Cas9)系統的發現,是目標基因組編輯領域的一個里程碑。最初來源於細菌化膿性鏈球菌,RNA/蛋白質複合物現已成為真核生物靶向基因組編輯的既定工具。

雖然它的剪刀狀特性已經產生了廣泛的應用,萊布尼茨植物遺傳學和作物研究所(IPK Gaterslben)的科學家們現在正在使用CRISPR/Cas9作為一種新的細胞遺傳學方法來照亮真核生物基因組-RNA引導的內切酶-原位標記(rgen-isl)。

在過去30年中,熒光原位雜交(FISH)一直是在染色體水準上顯示原位DNA序列的常用方法。然而,這種方法需要變性被調查的DNA,從而經常破壞樣品的結構。通過將rgen-isl方法建立在CRISPR-Cas9的基礎上,IPK研究人員成功地繞過了魚類的變性步驟,同時整合了常規FISH方法所需的熒遊標記特性。由於新的細胞遺傳學工具保留了樣本的結構,它開闢了研究基因組時空結構的選擇。

進一步的實驗表明,rgen-ISL的性能優於傳統的方法組合,如FISH和免疫組織化學,需要的準備較少,而且相對更快、更便宜。此外,新方法在4°C至37°C的廣泛溫度範圍內起作用,還可與其他蛋白質檢測和成像方法相結合。另一個優點是rgen-isl允許實時顯示CRISPR/Cas9介導的DNA標記,從而揭示反應的動力學。

到目前為止,研究人員已經在植物樣本和人類染色體上測試了rgen-isl,這表明他們的新方法很可能適用於所有生物體。目前,方法的使用僅限於重複的dna序列,就像植物基因組中經常發現的那樣.然而,目前在日本東森大學工作的石井隆(TakayoshiIshii)博士設想,在rgen-isl背後孕育了最初的想法。他認為,這種方法可以被用來在未來對單拷貝序列進行可視化。

圍繞這一新方法的項目是在研究小組組長Andreas Houben博士的領導下開發的,由Bill&Melinda Gates基金會(美國)向CSIRO(澳大利亞)提供贈款,並感謝德國研究基金會-DFG(德國)提供的額外資金。

由於Rgen-ISL的特性和廣泛的適用性,它是一種很有前途的細胞遺傳學工具,它有助於進一步了解基因組的空間組織結構和染色質結構與功能之間的聯繫,以及在染色體生物學的廣泛領域內提高知識。

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