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清華大學用CRISPR解析重要lncRNA

日期:2016-08-15 09:05:20

 811日,國際學術期刊《Genome Research》在線刊登了清華大學生命科學學院的高冠軍博士帶領的一項研究成果,題為“Critical roles of long noncoding RNAs in Drosophila spermatogenesis”。這項研究確定了128個睪丸特異性的果蠅lncRNA,并采用CRISPR/Cas9系統解析了它們的重要功能。

 

本文通訊作者高冠軍早年畢業于揚州大學,2005年博士畢業于浙江大學,2006年至2011年在美國國立衛生研究院從事博士后和Research Fellow2011年至今為清華大學生命科學學院PI、博士生導師。其帶領的課題組通過運用實驗室在國際上率先建立的CRISPRphiC31重組酶相結合的高效果蠅基因打靶系統(knock-outknock-in),綜合運用遺傳與生化相結合的方法與技術,規模化研究染色質表觀遺傳學相關因子(如非編碼RNA及組蛋白修飾等)在生殖系統及胚胎早期發育進程中的生物學功能及相應的分子作用機制。研究成果多次發表在NaturePLOS ONEG3:Genes|Genomics| GeneticsPNASGeneticsEMBO J等國際學術期刊。

 

長鏈非編碼RNAslncRNAs)是最近發現的一類細胞RNAs,在許多細胞發育過程中起著重要的調控作用。雖然lncRNAs已在各種系統中進行了系統性的鑒定,但是在活體動物模型中,它們中的大多數都沒有得以功能上的表征。在這項研究中,該研究小組確定了128個睪丸特異性的果蠅lncRNAs,并采用一種優化的三組份CRISPR/Cas9系統,敲除了它們當中的105個。在lncRNA敲除的突變果蠅中,有33只(31%)表現出部分或全部的雄性生育能力喪失,伴有晚期精子發生的可見發育缺陷。

 

此外,6只敲除果蠅通過一種反式構型的轉基因而得以完全或部分修復,從而表明這些lncRNAs主要是反式發揮作用。此外,5lncRNA突變體的基因表達譜顯示,睪丸特異性lncRNAs調節著總體的基因表達,精心策劃后期的雄性生殖細胞分化。

 

與編碼基因相比,睪丸特異性lncRNAs演化得更快。此外,具有更大功能重要性的lncRNAs具有較高的序列保守性,這表明它們處于不斷的進化選擇之下。總的來說,這些研究結果揭示了迅速進化的睪丸特異性lncRNAs在果蠅精子發生后期的關鍵功能。

 

此前,研究人員還公布了lncRNA在多種生物過程中的重要作用。例如,日本理化研究所(RIKENRNA生物學實驗室的Shinichi Nakagawa及其同事發現,一個特別的長非編碼RNAlncRNA),在某些情況下可能對于生育是至關重要的。相關研究結果發表在20151月的國際著名期刊《Development》。相關閱讀:一個lncRNA可能是成功受孕的關鍵。

 

長非編碼RNAlncRNA)正成為各種生物學過程的一個關鍵調控因子,然而,lncRNA在上皮間質轉化(EMT)中所起的作用,尚不明確。2015120日,美國H. Lee Moffitt癌癥中心和浙江腫瘤醫院的研究人員,在《Journal of Biological Chemistry》發表了一項研究成果,解析了lncRNA在乳腺上皮細胞EMT過程中所起的作用。

 

20141216日,中科院廣州生物醫藥與健康研究院、山東大學、南方醫科大學、伯明翰大學和香港大學等處的研究人員,在國際著名學術期刊《Cell Research》發表了一項最新研究成果。這項研究對于lncRNAs在重編程中的作用提供了獨特見解,并在p53和異染色質之間建立了一種新的聯系。

 


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