《Cell | 染色质状态依赖性调控和先导编辑的表观遗传操作》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-04-15
  • 2024年4月11日,华盛顿大学, HHMI Jay Shendure团队在Cell杂志上发表了题为Chromatin context-dependent regulation and epigenetic manipulation of prime editing的研究。该研究通过建立新的分子生物学方法,阐述了影响PE效率的表观遗传因子,并且开发出基于表观遗传“编辑”从而有效操纵PE效率的新方法。

    首先,为了探究PE在不同染色质环境的工作效率,作者建立了一个T7-assisted reporter mapping assay,这个方法可以高效地定位所有随机插入基因组的PE reporter (synHEK3)。通过比较4000多个位点的编辑效率,作者发现PE效率与H3K79me2正相关,而且可以被表观遗传特性有效预测。通过深入分析,发现转录延伸是高效PE的决定因素。

    其次,为了研究chromatin context-dependent regulation,即表观遗传环境(cis-chromatin environment)和反式作用因子的相互作用,作者开发了一种基于单细胞测序(sci-RNA-seq3)的技术。通过将该技术运用在PE和pooled genetic screen中,作者可以将细胞受到的遗传干扰和不同染色质环境中的PE响应联系起来,进而发现chromatin context-dependent regulator – HLTF。

    最后,作者试图利用操纵编辑位点周围的表观遗传环境来改变编辑效率。通过CRISPRoff降低编辑基因的转录,PE效率能够被显著降低,证明了PE编辑效率和转录的紧密联系。反之,通过CRISPR activation对编辑基因启动子的预激活,PE效率可以被大幅提升。例如,对于基因CREB3L3,一个效率仅为5%的epegRNA在激活基因表达后,可以被提升到66%(16.5x)。作者还证明了此方法对多种细胞环境(K562,iPSCs),所有突变类型都有很好的提升效果。

    此工作建立了一系列新的、可以用来研究chromatin context-dependent regulation的分子生物学方法。当运用在基因编辑中,作者发现了调控PE效率的重要因子。这些方法对研究其他chromatin-associated processes都会有广泛意义。

  • 原文来源:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)00311-8
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    • 细胞产生了许多发现和抑制微生物感染的机制。模式识别受体(PRRs)的运用是其中之一。PRRs可表达于细胞表面、胞质、或内涵体,用于发现病原相关分子模式(PAMPs)或被损坏细胞释放的危险信号(如危险相关分子模式,DAMP)。PRR的激活可激发信号级联反应,导致抗微生物细胞因子的产生,包括I型干扰素。这些细胞因子反过来诱导基因的表达,如干扰素诱导基因(ISGs),表现为抗微生物活性。除了PRRs,自噬是另一种细胞外防御机制。细胞以异体吞噬的方式用自噬清除细胞外病原体。病毒为了存活下来已经产生了不同的机制来抑制这些固有免疫反应。一个明显的例子是HCV NS3蛋白酶可将线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)切断。MAVS是能被HCV基因组RNA激活的胞浆模式识别受体RIG-I重要的下游接头分子。另一个例子是流感病毒NS1蛋白,结合E3泛素连接酶TRIM25防止器激活RIG-I。类似地,自噬通路可能被病毒抑制或被病毒利用于自身的复制中。前者以单纯疱疹病毒1的ICP34.5蛋白为代表。后者以HCV为代表,利用自噬增强它的复制。 在Ducroux等的报道中,作者展示了另一种病毒感染的细胞控制。通过运用一系列亲和纯化方法,作者发现Spindlin1是一种乙型肝炎病毒X蛋白(HBx)的结合对象。他们接下来发现Spindlin1能抑制HBV的复制,因为它的过表达减少了HBV RNA和DNA复制中间物的水平。相反,通过RNA干扰减少Spindlin1增强了HBV复制。他们指出Spindlin1对HBV的抑制效应是在转录水平,因为在核连缀(转录)分析中Spindlin1的过表达减少了HBV DNA的80%的转录活性,Spindlin1对HBV的效应具有特异性,细胞基因cyclinA2未观察到此现象。 Spindlin1有三个Tudor 样结构域并能结合至H3的三甲基赖氨酸4(H3K4me3)和不对称二甲基精氨酸8 (H3R8me2a)。通过染色质免疫共沉淀(ChIP)实验,Ducroux等揭示出Spindlin1能结合至HBV共价闭合环状DNA (cccDNA)基因组。有趣的是,这种结合在病毒基因组中HBx的表达消失后会增强,证明了HBx在Spindlin1结合至HBV基因组中的抑制作用。虽然减少Spindlin1实际上导致HBV cccDNA中H3K4me3水平明显增加,Spindlin1似乎并非通过H3K4me3结合至HBV cccDNA。研究结果表明Spindlin1通过结合至HBV cccDNA抑制H3的转录后修饰,从而与活性转录基因相关联。 Spindlin1对HSV-1 RNA的转录也呈现类似的抑制效应。                                                                                                        
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