（來(lái)源：生物谷 Bioon.com）
大多數(shù)哺乳動(dòng)物細(xì)胞含有一個(gè)細(xì)胞核，這個(gè)細(xì)胞核中容納的DNA如果拉成直線的話則長(zhǎng)6英尺以上。這種遺傳物質(zhì)決定著細(xì)胞的命運(yùn)，而且如果它處于不合適的位置或者遭受損傷的話，那么它能夠?qū)е录膊?。之前的研究已表明DNA傾向于在細(xì)胞核的某些區(qū)域聚集在一起。然而，這種放置如何影響DNA的功能仍然是不清楚的。
在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員通過(guò)解除CRISPR-Cas9的“切割”功能，這種編輯工具變得更像是一種遞送系統(tǒng)，這樣就能夠通過(guò)可編程的向?qū)NA（gRNA）將DNA片段遞送到細(xì)胞核中的新位置上。這種稱為CRISPR-基因組組裝（CRISPR-genome organization, CRISPR-GO）的新技術(shù)使用一種經(jīng)過(guò)修飾的CRISPR蛋白，從而在三維空間中重新組裝基因組。如果CRISPR-Cas9像分子剪刀一樣，那么CRISPR-GO就像分子鑷子一樣，抓住基因組中的特定部分，并且將它們放置在細(xì)胞核的新位置上。但是這并不僅僅是物理上的重新安置：改變DNA片段的位置能夠改變它們的運(yùn)作方式。相關(guān)研究結(jié)果于2018年10月11日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標(biāo)題為“CRISPR-Mediated Programmable 3D Genome Positioning and Nuclear Organization”。論文通信作者為斯坦福大學(xué)化學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)助理教授Lei S. Qi博士。
圖片來(lái)自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.013
CRISPR-GO有三個(gè)基本部分。首先，你想要重新定位的靶DNA片段所在的“地址”---一段DNA，它能夠靶向一條互補(bǔ)的結(jié)合RNA的鏈。其次，你需要目標(biāo)地址---你想要將染色質(zhì)移動(dòng)到的細(xì)胞核區(qū)室中的特定DNA部分。最后，還存在“橋（bridge）”，在這種情形下，它是一種催化劑，它促進(jìn)靶DNA片段移動(dòng)到它在細(xì)胞核中的目標(biāo)地址。
細(xì)胞核中有多個(gè)區(qū)室，它們?cè)诰S護(hù)細(xì)胞功能方面都具有特定的作用。Qi和他的實(shí)驗(yàn)室研究了細(xì)胞核的三個(gè)不同區(qū)域，測(cè)試他們是否能以某種方式改變?nèi)旧|(zhì)的功能，這取決于他們將它移動(dòng)到何處。
通過(guò)使用CRISPR-GO，這些研究人員觀察到重新定位到卡哈爾體（Cajal body）---作為細(xì)胞核中的一部分，它是一團(tuán)無(wú)定形的且有些神秘的蛋白和RNA ---中的基因停止表達(dá)蛋白。他們首次有證據(jù)證實(shí)卡哈爾體能夠具有直接的基因調(diào)節(jié)作用。這提示著卡哈爾體在控制轉(zhuǎn)錄方面有一些意想不到的作用。
當(dāng)Qi利用CRISPR-GO將端粒DNA ---染色體上的與長(zhǎng)壽相關(guān)的分子帽---從細(xì)胞核的中間移動(dòng)到細(xì)胞核的邊緣時(shí)，端粒停止生長(zhǎng)，從而阻止細(xì)胞周期和降低細(xì)胞活力。然而，當(dāng)端粒更靠近卡哈爾體時(shí)，相反的情形發(fā)生了：它們生長(zhǎng)，并且通過(guò)這樣做，細(xì)胞活力也增加了。
CRISPR-GO的第三種應(yīng)用是形成早幼粒細(xì)胞白血病小體（promyelocytic leukemia body, PML小體）。眾所周知，這種蛋白團(tuán)塊抑制促腫瘤基因表達(dá)。通過(guò)將它放置在細(xì)胞核中的致癌基因附近，Qi計(jì)劃測(cè)試它是否能夠有助于抑制腫瘤形成。
Qi表示，雖然利用CRISPR-GO提供的證據(jù)是令人興奮的，但是這項(xiàng)研究仍處于試驗(yàn)階段，在這些研究結(jié)果得到驗(yàn)證之前，還有更多的研究工作需要開(kāi)展。
參考資料：
Haifeng Wang, Xiaoshu Xu, Cindy M. Nguyen et al. CRISPR-Mediated Programmable 3D Genome Positioning and Nuclear Organization. Cell, Published Online: 11 October 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.09.013.
