《Cell | 调试和巩固多个合成染色体揭示组合遗传相互作用》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2023-11-13
  • 本文内容转载自“欣贝莱生物”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/jWeLCw5KvYBe2SGCFb6VSg

    2023年11月8日,Sc2.0项目领导者纽约大学Jef D. Boeke教授团队在期刊Cell发表了题为Debugging and consolidating multiple synthetic chromosomes reveals combinatorial genetic interactions的研究论文,宣布已成功合成酿酒酵母的全部16条染色体(编号为synI到synXVI),并分别创建了16种包含不同合成染色体组合的单倍体酵母菌株,即每个酵母拥有15条天然染色体和1条人工合成的染色体。该成果标志着Sc2.0在人造真核生物生命体研究上的又一里程碑,下一步挑战则是将全部合成染色体组合在一起形成一个全人工的新细胞。

    研究利用”内重复交叉“巩固合成染色体,本质上是利用了自然界中的遗传重组规律,即将上述含有单个不同合成染色体的酵母细胞进行杂交,然后在后代中筛选出遗传了两条合成染色体的酵母。经重复交叉获得了含有6.5个人工合成染色体的酵母菌株,他们将该酵母称为syn6.5,其中0.5为synIX号染色体的右臂。在这一过程中,研究团队还利用CRISPR定向双等位基因URA3辅助基因组扫描,以精准定位合成染色体上由特定设计修饰引起的“缺陷”(被称之为bug)。最后,为了加快整合,研究团队采用了染色体替换的方法将最大的一条染色体(synIV)整合进syn6.5细胞中,从而获得了基因组中包含超过50%的人造基因的酵母细胞,称为syn7.5。与Sc2.0项目的其他合成染色体相比,tRNA新染色体在酵母基因组中没有天然的对应模板,因此它是一个完全新设计和构建的人造染色体。


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    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2023-11-13
    • 本文内容转载自“iNature”微信公众号。原文链接: https://mp.weixin.qq.com/s/m_t_d1a1XM8s3vgz689ing 2023年11月8日,英国曼彻斯特大学的蔡毅之团队在Cell 发表了题为Design, construction, and functional characterization of a tRNA neochromosome in yeast的研究论文,该研究报道了tRNA新染色体的设计、构建和表征,这是一种真核生物体内从零开始人工设计的全新染色体(neochromosome)。 作为Sc2.0项目的核心设计之一,这条190 kb的tRNA全新染色体容纳了所有275个重新定位的核tRNA基因。为了最大限度地提高其稳定性,设计融入了来自其他真核生物物种的遗传元件。此外,283个rox重组位点的存在使tRNA随机重组(SCRaMbLE)系统成为可能。此外,该研究还进一步通过tRNA测序、转录组学、蛋白质组学、核小体图谱、复制谱、FISH和Hi-C等技术揭示了tRNA新染色体的行为和功能。它的构建证明了酵母模型的可追溯性,并为揭示相关非编码RNA提供了方法。该系统为系统地探索tRNA遗传学,以及tRNA和染色体相互作用提供了一个全新技术平台。
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    • 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。