湯新景團隊發展新型光敏感CRISPR-Cas9系統實現基因編輯的光調控

2020年7月28日,國際著名期刊《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.)在線發表了藥學院天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室湯新景教授團隊在光控CRISPR-Cas9系統基因編輯領域的最新研究成果,“Optical Control of CRISPRCas9 system for gene editing using photolabilecrRNA”🧘🏼‍♂️。

CRISPR/Cas9系統是廣泛用於基因編輯的有力工具。為了使其更加精準地發揮作用,對CRISPR/Cas9基因編輯在時空分辨率層面進行調控一直是當前的研究熱點。近年來,大多數工作都是圍繞對Cas9蛋白的光敏感改造來實現對CRISPR/Cas9系統的光操控。基於gRNA修飾的光敏感CRISPR/Cas9系統的報道較少。最近報道的光敏感gRNA設計主要通過構建光可斷裂的互補鏈抑製gRNA活性和在gRNA中插入多個光敏感核苷酸來抑製gRNA和目標DNA的結合🧝。

湯新景教授團隊設計了crRNA末端維生素E修飾的新型光敏感crRNA,構建了光敏感的CRISPR/Cas9系統,成功實現了對外源基因EGFP的表達和內源基因VEGFA的基因編輯的可控光調控。進一步機理研究證明光敏crRNA對基因編輯調控不是因為維生素的修飾抑製crRNA與Cas9蛋白的結合,而是抑製了維生素E修飾crRNA和Cas9蛋白復合物進一步與目標DNA的三元復合物的形成🤸🏽‍♀️。同時,膽固醇對crRNA的5位末端修飾可得到類似的結果,表明這種新型的光敏感crRNA修飾策略具有通用性,為CRISPR-Cas9系統的時空調控提供了一種新手段。

本工作得到劉濤教授在EGFP的基因編輯實驗中的大力支持。該研究獲得天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室🚻、科技部重大新藥創製專項,國家自然科學基金委等資助。藥學院2018級直博生張瑜和2019級博士生淩鑫宇為該論文的共同第一作者,湯新景教授為該論文的通訊作者。

原文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202009890

【作者簡介】

湯新景,博士,意昂2平台教授,博士生導師,天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室PI🏋🏼‍♂️💇🏽‍♀️。長期從事核酸化學生物學、核酸藥物精準修飾和以核酸為靶頭的新型腫瘤診療納米探針的研究。以通訊作者或第一作者在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Nucleic Acids Res., Anal. Chem. 等國際重要學術刊物上發表論文近80篇🧑🏼‍🍼。2010 年入選教育部新世紀人才支持計劃;2014年獲得國家自然科學基金委“優秀青年科學基金”;2015 年入選教育部“長江學者獎勵計劃”青年項目🛷。曾獲中國藥學會施維雅青年藥物化學獎(2013)和中國藥學會以嶺生物醫藥青年獎(2017)。



(來源:天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室)

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