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Cell子刊:研究人员开发了RNA靶向技术,精确地操纵部分人类基因

多伦多大学的研究人员利用了一种细菌免疫防御系统,即CRISPR,来有效和精确地控制RNA剪接的过程。

这项技术为新的应用打开了大门,包括系统地询问部分基因的功能,纠正导致许多疾病和失调的剪接缺陷。

“几乎所有的人类基因都会产生经过剪接过程的RNA转录本,编码片段(称为外显子)连接在一起,非编码片段(称为内含子)被移除,通常会降解,”该研究的第一作者、分子遗传学博士生Jack Daiyang Li说。他在多伦多大学唐纳利细胞和生物分子研究中心的Benjamin Blencowe和Mikko Taipale的实验室工作。

外显子可以选择性剪接,这样编码蛋白质的大约2万个人类基因的调控和功能就大大多样化,从而允许不同类型细胞的发育和功能特化。

然而,大多数外显子或内含子的作用尚不清楚,正常替代剪接模式的错误调节是各种疾病(如癌症和脑部疾病)的常见原因或促成因素。然而,现有的方法,允许精确和有效地操纵拼接一直缺乏。

在这项新的研究中,一种催化失活的靶向CRISPR蛋白的RNA(称为dCasRx)与300多个剪接因子结合,发现了一种融合蛋白dCasRx- rbm25。该蛋白能够以有效和有针对性的方式激活或抑制替代外显子。

“我们的新效应蛋白激活了大约90%的测试目标外显子的选择性剪接,”Li说。“重要的是,它能够同时激活和抑制不同的外显子,以检查它们的组合功能。”

这种多层次的操作将有助于实验测试来自基因的可变剪接变体之间的功能相互作用,以确定它们在关键发育和疾病过程中的综合作用。

“我们的新工具使广泛的应用成为可能,从研究基因功能和调控,到潜在地纠正人类疾病和疾病的剪接缺陷,”该研究的首席研究员、加拿大RNA生物学和基因组学研究主席、Banbury医学研究主席、Donnelly中心和Temerty医学院的分子遗传学教授Blencowe说。

“我们已经开发出一种多功能工程剪接因子,在选择性外显子的靶向控制方面优于其他可用的工具,”Taipale说,“同样重要的是要注意,目标外显子受到这种剪接因子的高度特异性干扰,这减轻了对可能的脱靶效应的担忧。”

研究人员现在有了一种工具,可以系统地筛选其他外显子,以确定它们在细胞存活、细胞类型规范和基因表达中的作用。

在临床上,这种剪接工具有可能用于治疗许多人类疾病,如自闭症和癌症,这些疾病的剪接经常被破坏。


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