工學院陳匡時課題組發表單分子DNA成像技術的綜述

2021-01-07 北京大學新聞網

工學院生物醫學工程系陳匡時課題組在《基因組蛋白質組與生物信息學報》(Genomics Proteomics & Bioinformatics,IF = 6.6)發表綜述文章"Progress and Challenges for Live-cell Imaging of Genomic Loci Using CRISPR-based Platforms"，介紹了DNA單分子成像技術的現階段研究進展及面臨的挑戰，其中重點介紹了基於CRISPR基因編輯技術的成像體系。

Cas9內切酶與single guide RNA (sgRNA)是CRISPR基因編輯系統的重要組成部分。Cas9與sgRNA結合後所形成的複合體可以在sgRNA介導下識別與結合特定DNA序列，並切割目的DNA，通過後續的DNA修復過程造成序列改變，從而達到定點編輯基因組的目的。研究者們發現，失去酶切活性的Cas9 (nuclease-deactivated Cas9, dCas9)仍具備結合sgRNA靶向特定DNA序列的能力，這一發現推動了CRISPR 成像技術的發展。本綜述分別闡述了基於螢光蛋白(FP)（圖1 A）、有機螢光染料（圖1B）以及量子點(QD)（圖1C）等不同發光元素的CRISPR成像體系的工作原理，介紹了現階段每個體系在活細胞標記特定染色質位點、觀測其時程變化並獲取其動力學信息等方面的應用，最後討論了CRISPR成像技術所面臨的挑戰以及可能的解決方案。綜述中也介紹了本課題組設計的基於有機螢光染料的CRISPR成像體系—CRISPR/分子信標(CRISPR/MB)的工作（文章連結: https://doi.org/10.1093/nar/gky304）。綜述或能幫助研究者更加深入地闡述染色質的構象變化與動態行為，進而為疾病發生與發展的相關研究提供有價值的信息。

圖1. 基於螢光蛋白(A)、有機螢光染料(B) 以及量子點(C) 的CRISPR 成像技術代表

前沿交叉學科研究院博士生吳小天和工學院博士生毛詩琦是該論文的共同第一作者，工學院本科生應亞宸以及北京大學/喬治亞理工/埃默裡大學生物醫學工程聯合博士培養項目的Christopher J. Krueger為工作的順利完成作出重要貢獻。通訊作者為工學院陳匡時特聘研究員。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金的支持。



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