CRISPR/CAS9系統已被廣泛成功地應用於多種真核生物的基因組工程,為基因治療和植物育種提供強有力的工具。然而,在動物和植物細胞中,不同基因座的編輯效率差異很大。染色質上某些位點的低CRISPR/CAS9編輯效率限制了限制了其進一步應用。
真核基因組DNA包裹在組蛋白周圍,進一步壓縮形成高階染色質結構[5],這可能阻礙CAS9與其靶點的結合。哺乳動物細胞內催化活性抑制CAS9(DCAS9)結合位點的全基因組圖譜顯示,它們在開放染色質區域富集。此外,在人體細胞的染色質開放區域,CRISPR/CAS9誘導的插入和缺失的產生率更高。體外和體內實驗表明,染色質的基本單位核小體抑制了CAS9的DNA結合和剪切活性。與此一致的是,與HEK293T、HELA和人成纖維細胞的異色區相比,CAS9介導的基因編輯在常染色區更高效。有趣的是,染色質結構對CRISPR/CAS9的非靶向活性有更顯著的抑制作用。相反,染色質的可及性並沒有影響斑馬魚的CRISPR/CAS9活性。染色質的可及性是否影響植物細胞中CAS9的編輯尚不清楚。
Proxy-CRISPR策略使用一個額外的無催化活性spCAS9(dead SpCas9)在靶標近端位置綁定。使得靶標位置可以結合FnCAS9、CjCAS9、NcCAS9和FnCpf1,從而提高了編輯效率。然而,這種方法需要兩種不同的crispr/cas系統共同表達,必然會增加載體的大小和體內應用的難度。最近,一種稱為Crispr-Chrom的方法,其中將CAS9與染色質調節肽(chromatin-modulating peptides, CMPs)融合,大大提高了cas9的編輯效率,特別是在難處理部位。CMP是內源性蛋白質的截短形式,目前尚不清楚其過表達是否具有顯性負向效應。
近日,中科院微生物所邱金龍和中科院遺傳所高彩霞的研究團隊在Genome Biology在線發表了研究報告《Modulating chromatin accessibility by transactivation and targeting proximal dsgRNAs enhances Cas9 editing efficiencyin vivo》。文章提供了一系列證據表明CAS9的編輯效率與水稻細胞染色質可及性相關。隨後,研究者將合成轉錄激活結構域融合到CAS9,產生CAS9-TV。這種融合顯著提高了開放染色質和封閉染色質區域CAS9介導的基因組編輯效率。並且,將CAS9-TV和一個在標靶位點近端匹配的dead sgRNA(dsgRNA)結合,能夠進一步提高編輯效率高達幾倍。
植物生物技術Pbj 交流群
為了能更有效地幫助廣大的科研工作者獲取相關信息,植物生物技術Pbj特建立微信群,Plant Biotechnology Journal投稿以及文獻相關問題、公眾號發布內容及公眾號投稿問題都會集中在群內進行解答,同時鼓勵在群內交流學術、碰撞思維。為了保證群內良好的討論環境,請先添加小編微信,掃描二維碼添加,之後我們會及時邀請您進群。小提示:添加小編微信時及進群後請務必備註學校或單位+姓名,PI在結尾註明,我們會邀請您進入PI群。