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Nature Cell Biology | 重大进展!杨辉/周海波开发新的工具,可以检测极低表达的RNA

在自然环境中检测内源信号和精确控制遗传回路对于理解生物学过程至关重要。但是,处理内源信息的工具有限。 
2021年1月4日,中国科学院神经所杨辉及周海波共同通讯在Nature Cell Biology 在线发表题为”Endogenous promoter-driven sgRNA for monitoring the expression of low-abundance transcripts and lncRNAs“的研究论文,该研究开发了一种通用的内源性转录门控开关,该开关在存在内源性启动子的情况下释放单向导RNA。 
当内源转录门控开关与开发的高度敏感的CRISPR激活物相关报道分子偶联时,可以可靠地检测内源基因的活性,包括表达水平非常低的基因(相对于Gapdh,<0.001;定量PCR分析) 。值得注意的是,该研究还可以使用这种方法监测在活细胞中低水平表达的典型的长非编码RNA的转录活性。总之,该研究方法提供了一个强大的平台,可以感知细胞功能背后的内源性遗传元素的活性。


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在自然环境中精确地操作遗传信息对于确定基本的生物学设计原则至关重要,并能在各种系统中实现更高水平的调节。先前的研究已经开发了一系列遗传开关,以充当传感器或实现附加的功能。然而,这些策略主要受到处理内源信号的能力有限的阻碍。类似于单向导RNA(sgRNA)可以以高特异性,高效率和多功能性将Cas核酸酶引导至已定义的基因组位点。

尽管已经开发出多种诱导型sgRNA,以在活细胞中接收内源信号,但这些方法只能显示出对小RNA活性的响应。感测内源基因活性的常规方法通常依赖于将荧光蛋白精确插入蛋白编码区。但是,现有方法无法应用于以低丰度转录的基因。

越来越多的最新证据表明,长的非编码RNA(lncRNA)在各种生物过程中起着至关重要的作用。但是,lncRNA的功能注释极具挑战性,因为与编码RNA相比,它们不可翻译并且通常以低水平表达。

在这里,该研究通过直接从内源启动子表达sgRNA来开发通用的内源转录门控开关(Ents)。当Ents与高度敏感的CRISPR-激活子相关的报告子-Suntag-P65-HSF1(SPH)和优化的miniCMV-mCherry(SPH-OminiCMV)结合时,内源基因的表达就如实检测到。值得注意的是,SPH-OminiCMV-Ents具有扩增内源信号的能力,以可视化细胞过程中低丰度转录本和lncRNA的表达动态。


参考消息:
https://www.nature.com/articles/s41556-020-00610-9


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