Nature:LITE雜合系統在光遺傳學上的應用

2020-12-22 生物谷

Feng Zhang及同事將可定製的TALE DNA結合域與光敏「隱花色素-2」蛋白及其來自擬南芥的相互作用夥伴CIB1結合在了一起,從而生成了一個光遺傳「雙雜合」系統(他們將其稱為LITEs,即「光可誘導的轉錄效應物」)。LITEs不需要其他輔因子,容易被定製來以很多位點為目標,並且還能快速地、可逆地被激活。它們還可被打包到病毒載體內,定向輸送到特定細胞類群中。作者將這一系統應用到了小鼠的原代神經元中和清醒小鼠的腦中,來調製內源基因表達和定位表觀染色質修飾。這一LITE系統為內源細胞過程的光遺傳控制建立了一個新穎模型。(生物谷Bioon.com)

生物谷推薦英文摘要:

Nature  doi: 10.1038/nature12466

Optical control of mammalian endogenous transcription and epigenetic states

Silvana Konermann,  Mark D. Brigham,Alexandro E. Trevino,Patrick D. Hsu, Matthias Heidenreich,Le Cong,Randall J. Platt,David A. Scott,George M. Church  & Feng Zhang

The dynamic nature of gene expression enables cellular programming, homeostasis and environmental adaptation in living systems. Dissection of causal gene functions in cellular and organismal processes therefore necessitates approaches that enable spatially and temporally precise modulation of gene expression. Recently, a variety of microbial and plant-derived light-sensitive proteins have been engineered as optogenetic actuators, enabling high-precision spatiotemporal control of many cellular functions. However, versatile and robust technologies that enable optical modulation of transcription in the mammalian endogenous genome remain elusive. Here we describe the development of light-inducible transcriptional effectors (LITEs), an optogenetic two-hybrid system integrating the customizable TALE DNA-binding domain with the light-sensitive cryptochrome 2 protein and its interacting partner CIB1 from Arabidopsis thaliana. LITEs do not require additional exogenous chemical cofactors, are easily customized to target many endogenous genomic loci, and can be activated within minutes with reversibility. LITEs can be packaged into viral vectors and genetically targeted to probe specific cell populations. We have applied this system in primary mouse neurons, as well as in the brain of freely behaving mice in vivo to mediate reversible modulation of mammalian endogenous gene expression as well as targeted epigenetic chromatin modifications. The LITE system establishes a novel mode of optogenetic control of endogenous cellular processes and enables direct testing of the causal roles of genetic and epigenetic regulation in normal biological processes and disease states.

相關焦點

  • 【盤點】Nature等:新型光遺傳學療法!利用光控制基因和神經元的...
    這種療法是一種近年來利用光遺傳學進行臨床使用的方法,光遺傳學是利用光來控制基因的表達及神經衝動;今年3月份,RetroSense Therapeutics公司就開始利用光遺傳學療法進行首個臨床安全試驗來治療視網膜色素變性。
  • Nature:兩項研究揭示光遺傳學顛覆性發現
    科學家們一直在嘗試理解人類的記憶,光遺傳學技術為他們提供了前所未有的便利工具,讓他們能夠特異性控制大腦迴路的開和關。最近Nature雜誌上同時發表了兩項光遺傳學研究,顛覆了人們對恐懼記憶的認識。Nature, 19 January 2015 doi:10.1038/nature14030Mario A. Penzo, Vincent Robert, Jason Tucciarone, Dimitri De Bundel, Minghui Wang, Linda Van Aelst, Martin Darvas, Luis F. Parada, Richard D.
  • 葉海峰團隊再給光遺傳學添上一大利器,這次劍指基因重組技術
    」的最新研究成果,將合成生物學方法和光遺傳學技術相結合,設計開發了一套遠紅光調控的分割型Cre-loxP重組酶系統(簡稱FISC系統, far-red light-induced split Cre-loxP),具有低毒、高度時空特異和強組織穿透性,成功實現在小鼠體內對靶基因的高效精確改造。
  • Nature Neuroscience:在用光遺傳學嗎?這個問題要注意了!
    現在在神經科學界廣泛使用的光遺傳學技術,是通過在神經元上表達光敏感的視蛋白,然後酷炫地用光控制神經元的活動。
  • 光遺傳學為何註定能獲諾貝爾獎
    因為分子遺傳學的大潮還沒有湧現,光學遺傳學的弄潮兒還站在海灘上呢。1990 年代,下村的水母螢光蛋白迅速成為光遺傳學領域中的第一個明星。首先,它的基因被克隆,並可以在其他物種中表達。由此只要把它的基因轉移到某些細胞中,這些細胞就可以在組織中發亮,給科學家指引目標。1995年,加州大學聖地牙哥分校的錢永健發現改變蛋白分子上一個胺基酸可以使其發光加強而且更加穩定。
  • Nature:重磅!新生的過氧化物酶體是一種雜合細胞器
    他們發現這種非常重要的細胞器有兩個起源,這在細胞生物學領域上是非常獨特的。相關研究結果發表在2017年2月9日的Nature期刊上,論文標題為「Newly born peroxisomes are a hybrid of mitochondrial and ER-derived pre-peroxisomes」。McBride為這篇論文的通信作者。
  • Nature:利用光遺傳學對酵母進行編程,導致更多的異丁醇產生
    在他們發表在2018年3月29日的Nature期刊上的一篇標題為「Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production」的論文中,他們描述了他們利用光遺傳學增加酵母的異丁醇產量。
  • Nature 中文摘要 05 May 2016
    Neumayr, Hans-Jörg Maierhttp://www.nature.com/nature/journal/v533/n7601/pdf/nature17669.pdf 當今最精確的時間和頻率測量是光原子時鐘。然而,採用核躍遷而非原子殼層躍遷的核時鐘測量已經被提出,並可能優於光原子時鐘。
  • 文獻分享|Nature Communications:利用無水四環素和四環素的天然光敏性來實現化學光遺傳學控制
    但是它們和一些小分子誘導劑具有共同的缺點:難以從細胞培養物中除去,這限制了它們在動態控制中的應用。與化學誘導方法相比,光的優點是對實驗條件的影響可忽略不計。近十年,光遺傳學由於具有精確的空間和時間調節的潛力,已用於調節蛋白質功能,膜募集,核定位和基因表達等其他應用。利用aTc/Tc的自然光敏性,可將這些經典的靜態系統轉化為各自生物學功能的動態控制器。
  • 遺傳學三大基本定律
    分離定律編輯內容及闡釋在雜合子細胞中,位於一對同源染色體上的等位基因,具有一定的獨立性;當細胞進行減數分裂時,等位基
  • guns-lite 發布了姊妹項目 web-flash,前後端分離的後臺管理系統
    了解guns-lite的同學都知道這是個完善的後臺管理系統,包含了後臺管理的基礎功能。該框架包含兩套系統,一套前後端分離,一套不分離(單體)應用。隨著功能的完善和擴展,不同應用的差別逐漸增大,為了更方便的維護兩個版本,現將兩個版本拆成兩個不同的項目:guns-lite:致力於基於SpringBoot2和Bootstrap/Beetl的非前後端分離的後臺管理系統的維護。
  • 農科院(深圳)基因組所構建高雜合二倍體馬鈴薯...
    9月28日,國際權威學術期刊《自然·遺傳學(Nature Genetics)》在線發表了由中國農科院(深圳)基因組所(以下簡稱「基因組所」)關於「優薯計劃」的最新研究成果。這篇題為「Haplotype-resolved genome analyses of a heterozygous diploid potato」(解析雜合二倍體馬鈴薯基因組)的論文,結合多種測序數據,首次完成了雜合二倍體馬鈴薯品系 RH 的全基因組序列,並解析出兩套單體型。
  • Nature:破解迄今最複雜基因組之一:土豆基因組
    the tuber crop potato)的研究論文,新研究為馬鈴薯的遺傳學研究及分子育種提供了非常有價值的資源。馬鈴薯是世界上四大作物之一,也是最重要的蔬菜作物。破譯馬鈴薯基因組序列對幫助科學家們從分子水平上了解馬鈴薯的生長、發育及繁殖過程,以及改良和提高馬鈴薯的品種產量、品質和抗病性具有重要的意義。早在2006年,中國農科院副院長屈冬玉博士作為項目發起人之一,組建了由農科院蔬菜花卉所和深圳華大基因研究院的專家組成的中方團隊,參與啟動了國際馬鈴薯基因組測序計劃。
  • 一起發15篇Science/Nature,世界上最默契的科研合作莫過於此!
    該方法使用以不尋常的二維可壓縮構造形成的晶圓級光電器件,以及能夠將最初用於製造該系統的平面布局轉換成半球形幾何形狀以最終實現的彈性傳遞元件。從一般意義上講,這些方法與對其相關力學的理論分析相結合,為將發達的平面設備技術集成到複雜曲線物體的表面上提供了實用的途徑,適用於傳統手段無法解決的各種應用。
  • 什麼是「lite 版」?
    你心裡會嘀咕:lite 是不是就是 light?沒錯,lite 是 light 的另外一種寫法,而且幾個世紀前就已經出現在英語裡。需要注意的是:light 可以是名詞「光」,形容詞「輕的;清淡的」,動詞「點亮」。
  • 8個孩子,只有1個正常|複合雜合變異|PAX3|染色體|遺傳病|-健康界
    作為土生土長的上海人,卻有著一雙藍眼睛,從小被叫做   「藍眼寶寶」,雖然虹膜是天藍色,但我的視力完全不受影響,聽力上卻有些障礙。我的額前還有一小撮白髮,但我既不是混血,也不是少年白。   這些異於常人之處,是我的基因在作怪,原來,我是瓦登伯革症患者,基因檢測PAX3基因c.283_284insGGCT雜合突變。
  • 2020徵文-開發板鴻蒙liteos-a如何啟動第一個用戶進程Init_lite
    負責處理從內核加載第一個用戶態進程開始,到第一個應用程式啟動之間的系統服務進程啟動過程。啟動恢復子系統除負責加載各系統關鍵進程之外,還需在啟動的同時設置其對應權限,並在子進程啟動後對指定進程實行保活(若進程意外退出要重新啟動),對於特殊進程意外退出時,啟動恢復子系統還要執行系統復位操作。
  • nature 中文摘要 16 October 2014
    Vol.514 No.7522,16 October 2014黑脈金斑蝶遷徙與警戒色的遺傳學研究http://www.nature.com/nature/journal/v514/n7522/full/nature13812.htmldoi:10.1038/nature13812
  • nature中文摘要 7 May 2015
    「nature中文摘要」欄目現已在《環球科學》官網「nature專區」上線。
  • 高中生物遺傳學知識點總結 不在頭痛遺傳學問題
    高中生物遺傳學知識點總結 不在頭痛遺傳學問題高中生物算是高中理科中最簡單的一科,但是如果各位同學因為這樣就放鬆對高中生物知識的學習,那就大錯特錯了。高中生物知識中也有比較難的點,如:有關遺傳學的問題。很多理科生在學習這部分知識時都會感覺非常的吃力。下面小編將這部分知識點給大家總結一下。