研究發(fā)現(xiàn)RNA剪接基因編輯的新方法
發(fā)布時間：2018-11-23瀏覽次數(shù)：914返回列表
近日，學術(shù)期刊《分子細胞》在線發(fā)表了科學院上海生命科學研究院（營養(yǎng)與健康研究院）常興研究組題為Genetic modulation of RNA splicing with a CRISPR-guided cytidine deaminase 的zui新研究成果。證明可以利用TAM (Targeted-AID induced mutagenesis)基因編輯，靶向DNA上的RNA剪接順式元件，調(diào)控RNA剪接，用于研究RNA可變剪接的功能，以及用于人類遺傳疾病的治療。
真核細胞中，RNA剪接是基因表達的重要環(huán)節(jié)。據(jù)估計，超過75％的人類基因具有一種以上的mRNA剪接方式（可變剪接），其中大部分可以翻譯為功能性蛋白質(zhì)。但相對于基因功能而言，對于可變剪接的生理功能，認識還非常有限，原因主要在于調(diào)控內(nèi)源RNA剪接的實驗手段非常有限。RNA剪接的異常也是許多疾病的直接誘因，估計35~50％的人類疾病由基因剪接異常造成。因此，無論是從學術(shù)研究或是臨床應(yīng)用的角度，都亟需開發(fā)出調(diào)控RNA剪接的基因編輯新方法。
常興研究組過去開發(fā)TAM (Targeted AID-induced mutagenesis)，也就是融合核酸酶活性缺陷的Cas9蛋白和胞嘧啶脫氨酶AID，并且發(fā)現(xiàn)它具有兩個特點。先，可以在sgRNA靶向的DNA上，將C/G堿基隨機向其它堿基突變，可以用于分析腫瘤耐藥性突變及誘導蛋白體外進化等；其次，在偶聯(lián)UNG抑制劑UGI后，可以在將sgRNA靶向區(qū)域中一個小窗口內(nèi)（5-6個堿基）的C向T突變 (Nature Methods, 2016)。
在這一新研究中，博士研究生袁娟娟和馬云青先注意到，98%以上的內(nèi)含子有保守的GU（內(nèi)含子開始）和AG（內(nèi)含子末尾）序列，推測如果可以精que地將G突變成A，可以特異性阻斷外顯子識別，調(diào)控內(nèi)源性mRNA的剪切。通過這一策略，利用TAM誘導剪接位點DNA上G>A突變，就可以誘導可變外顯子(alternative exon)及組成性外顯子(co
zui后，研究人員探索了利用TAM修復杜氏肌營養(yǎng)不良癥（DMD）的可行性。DMD是一種致命的遺傳疾病（發(fā)病率男性中1/4000）。其發(fā)病原因在于，遺傳突變造成Dystrophin蛋白的完全缺失，引發(fā)肌肉萎縮和癱瘓，zui終造成心臟或肺功能的衰竭。如果通過外顯子跳讀，能產(chǎn)生內(nèi)部截短的Dystrophin蛋白，可以達到對DMD的治療效果。因此研究人員構(gòu)建了DMD病人來源的誘導型多能干細胞，此病人因為外顯子刪除造成Dystrophin蛋白的完全缺失。通過在剪接位點誘導G>A的突變，研究人員實現(xiàn)了目標外顯子的完全跳讀，在所有表達TAM的細胞中恢復了Dystrophin的蛋白表達，修復了心肌細胞的缺陷。
