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任兵教授最新文章点评CRISPR重要成果

细胞的染色质结构控制着基因的表达,决定着细胞的生理状态。在人类基因组中,结构变异是很常见的。不过,人们一直难以确定这些变异在人类疾病中起到了什么样的作用。


日前,科学家们在CRISPR技术的帮助下发现,一些结构变异会干扰染色质拓扑结构,使增强子-启动子互作发生异常,基因表达的时空模式发生改变,最终导致发育疾病。加州大学的任兵(Bing Ren)教授在本期Cell杂志上发表文章,对上述成果进行了点评。文章指出,CRISPR技术成功将染色质拓扑结构与遗传学疾病关联起来。


哺乳动物基因组在细胞核中形成了许多megabase级的拓扑相关结构域(TAD)。Lupiáñez等人发现,破坏TAD会影响长距离基因调控,引起致病性的表型。举例来说,破坏TAD结构的DNA删除、倒置或者重复能够导致人类肢体畸形。


研究人员用CRISPR/Cas进行基因组编辑,构建了携带上述染色质重排的小鼠模型。在小鼠的肢体组织和患者的成纤维细胞中,与疾病有关的染色质结构改变使启动子和非编码DNA出现异常的互作。比如Epha4的增强子错误的激活了另一个基因,使其发生异位表达。进一步研究表明,只有在CTCF相关的TAD边界区域被破坏时,才会出现这种问题。


这项研究向人们展示了TAD功能的重要性。当TAD边界受到破坏时,增强子会作用于错误的靶基因,使其发生异位表达。破坏TAD的结构变异会使机体出现畸形。人们可以在此基础上预测人类结构变异的致病性,尤其是在基因组的非编码区域。


原文链接:Disruptions of Topological Chromatin Domains Cause Pathogenic Rewiring of Gene-Enhancer Interactions


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