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汤新景团队发展新型光敏感CRISPR-Cas9系统实现基因编辑的光调控

2020728日,国际著名期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)在线发表了我院天然药物及仿生药物国家重点实验室汤新景教授团队在光控CRISPR-Cas9系统基因编辑领域的最新研究成果,“Optical Control of CRISPR-Cas9 system for gene editing using photolabile crRNA” 

CRISPR/Cas9系统是广泛用于基因编辑的有力工具。为了使其更加精准地发挥作用,对CRISPR/Cas9基因编辑在时空分辨率层面进行调控一直是当前的研究热点。近年来,大多数工作都是围绕对Cas9蛋白的光敏感改造来实现对CRISPR/Cas9系统的光操控。基于gRNA修饰的光敏感CRISPR/Cas9系统的报道较少。最近报道的光敏感gRNA设计主要通过构建光可断裂的互补链抑制gRNA活性和在gRNA中插入多个光敏感核苷酸来抑制gRNA和目标DNA的结合。 

汤新景教授团队设计了crRNA末端维生素E修饰的新型光敏感crRNA,构建了光敏感的CRISPR/Cas9系统,成功实现了对外源基因EGFP的表达和内源基因VEGFA的基因编辑的可控光调控。进一步机理研究证明光敏crRNA对基因编辑调控不是因为维生素的修饰抑制crRNACas9蛋白的结合,而是抑制了维生素E修饰crRNACas9蛋白复合物进一步与目标DNA的三元复合物的形成。同时,胆固醇对crRNA5位末端修饰可得到类似的结果,表明这种新型的光敏感crRNA修饰策略具有通用性,为CRISPR-Cas9系统的时空调控提供了一种新手段。

本工作得到刘涛教授在EGFP的基因编辑实验中的大力支持。该研究获得天然药物及仿生药物国家重点实验室、科技部重大新药创制专项,国家自然科学基金委等资助。药学院2018级直博生张瑜和2019级博士生凌鑫宇为该论文的共同第一作者,汤新景教授为该论文的通讯作者。

原文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202009890

 

作者简介 

汤新景,博士,北京大学教授,博士生导师,天然药物及仿生药物国家重点实验室PI。长期从事核酸化学生物学、核酸药物精准修饰和以核酸为靶头的新型肿瘤诊疗纳米探针的研究。以通讯作者或第一作者在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Nucleic Acids Res., Anal. Chem. 等国际重要学术刊物上发表论文近80篇。2010 年入选教育部新世纪人才支持计划;2014年获得国家自然科学基金委“优秀青年科学基金”;2015 年入选教育部“长江学者奖励计划”青年项目。曾获中国药学会施维雅青年药物化学奖(2013)和中国药学会以岭生物医药青年奖(2017)。

天然药物及仿生药物国家重点实验室  供稿