照亮基因組 RNA引導(dǎo)的核酸內(nèi)切酶原位標(biāo)記

自2012年提出其機(jī)制以來，CRISPR / Cas9系統(tǒng)一直在科學(xué)界引起漣漪。通常被稱為基因組編輯工具，許多科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了Cas9蛋白的剪刀樣特性的不同應(yīng)用。來自萊布尼茨植物遺傳和作物植物研究所(IPK Gatersleben)的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種以稍微不同的方式利用RNA /蛋白質(zhì)復(fù)合物的方法 - 作為細(xì)胞遺傳學(xué)的火炬。除了傳統(tǒng)的原位雜交外，新的RNA引導(dǎo)的核酸內(nèi)切酶 - 原位標(biāo)記工具(RGEN-ISL)不再需要DNA的變性。因此，新方法使染色質(zhì)保持完整，從而可以研究樣品的結(jié)構(gòu)。此外，RGEN-ISL可與蛋白質(zhì)檢測方法結(jié)合使用，并可實(shí)現(xiàn)標(biāo)記過程的實(shí)時可視化。雖然RGEN-ISL最初是為植物基因組開發(fā)的，但它可用于所有生物體，并且在染色體生物學(xué)領(lǐng)域顯示出一種很有前途的新工具。

II型聚類定期間隔短回文重復(fù)序列(CRISPR)相關(guān)半胱天冬酶9(Cas9)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)成為靶向基因組編輯領(lǐng)域的里程碑。RNA /蛋白質(zhì)復(fù)合物最初源自細(xì)菌Streptococcus pyogenes，現(xiàn)在是真核生物中靶向基因組編輯的成熟工具。

萊布尼茲植物遺傳和作物植物研究所(IPK Gatersleben)的科學(xué)家現(xiàn)在使用CRISPR / Cas9技術(shù)在一種新的細(xì)胞遺傳學(xué)方法中將光照射到真核生物基因組中，同時其類似剪刀的特性已經(jīng)產(chǎn)生了廣泛的應(yīng)用 - RNA引導(dǎo)的核酸內(nèi)切酶 - 原位標(biāo)記(RGEN-ISL)。

在過去的30年中，熒光原位雜交(FISH)已成為用于在染色體水平上可視化原位DNA序列的已建立且常用的方法。然而，該方法需要使所研究的DNA變性，因此經(jīng)常損害樣品的結(jié)構(gòu)。通過將RGEN-ISL方法基于CRISPR-Cas9，IPK研究人員設(shè)法繞過FISH的變性步驟，同時整合了常規(guī)FISH方法的所需熒光標(biāo)記特性。由于新的細(xì)胞遺傳學(xué)工具保留了樣本的結(jié)構(gòu)，它開辟了研究基因組時空結(jié)構(gòu)的選擇。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，RGEN-ISL優(yōu)于傳統(tǒng)方法組合，例如FISH和免疫組織化學(xué)，需要較少的制備并且相對更快和更便宜。此外，新方法可在4°C至37°C的寬溫度范圍內(nèi)發(fā)揮作用，還可與其他蛋白質(zhì)檢測和成像方法結(jié)合使用。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是RGEN-ISL允許實(shí)時可視化CRISPR / Cas9介導(dǎo)的DNA標(biāo)記，因此揭示了反應(yīng)的動力學(xué)。

到目前為止，研究人員已經(jīng)在植物樣本中測試了RGEN-ISL，但也測試了人類染色體中的RGEN-ISL，說明他們的新方法可能適用于所有生物體。目前，方法的使用僅限于重復(fù)的DNA序列，如植物基因組中常見的那樣。然而，現(xiàn)在在日本鳥取大學(xué)工作的Takayoshi Ishii博士構(gòu)思了RGEN-ISL背后的初步想法，他認(rèn)為這種方法可以適應(yīng)未來單拷貝序列的可視化。

圍繞新方法的項(xiàng)目由研究組負(fù)責(zé)人Andreas Houben博士開發(fā)，通過比爾和梅林達(dá)蓋茨基金會(美國)向CSIRO(澳大利亞)提供的贈款以及德國研究部門提供的額外資金來實(shí)現(xiàn)?；饡?- DFG(德國)。

鑒于其特性和廣泛的適用性，RGEN-ISL是一種有前途的新細(xì)胞遺傳學(xué)工具，用于進(jìn)一步了解基因組的空間組織以及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能之間的聯(lián)系，以及在染色體生物學(xué)的廣泛領(lǐng)域中推進(jìn)知識。

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