DNA转座子异源活性的大规模调查揭示其功能多样性并扩展基因工程工具箱

自1948年美国科学家Barbara McClintock首次报道转座子以来[1],这类跳跃遗传元件对宿主演化的重要意义逐渐被揭示[2~5]。其中,DNA转座子作为主要类型之一,长期以来备受关注。然而,由于以往多为个案研究,DNA转座子活性的决定因素与进化模式的一般规律尚不清晰。尽管DNA转座子可作为基因工程工具用于插入诱变或转基因载体[6,7],但目前只有Sleeping Beauty(SB)等少数几种转座子得到了开发和广泛应用。因此,系统挖掘具有不同功能特点的转座子工具的工作亟待开展[8]。

基因编辑技术最新研究进展及在疾病治疗中的应用

基因编辑技术是指用可编程的核酸酶识别基因组特定位点并介导DNA双链断裂,随后诱发DNA非同源末端连接（non-homology end-joining,NHEJ）或同源重组修复（homology directed repair,HDR）等机制,从而实现对DNA序列的定点修饰,包括靶向敲除或敲入基因。20世纪90年代以来,科学家开发了一系列基因编辑工具.

利用CRISPR-Cas9基因编辑技术对CSSL37的YSA基因进行定点编辑

水稻是中国乃至世界重要的粮食作物之一,作物染色体片段置换系群体是作物新资源的挖掘、数量遗传研究和杂种优势利用研究的理想工具和材料。CRISPR-Cas9技术是近年发展起来的一种快速基因编辑技术,通过该技术已对多种植物的基因组进行了编辑。YSA的突变体ysa,由于在编码区5个碱基的缺失导致白化的性状,ysa在3叶期以前发育出白化叶,之后叶片逐渐变绿,到6叶期完全恢复成正常绿色。本研究利用CRISPR-Cas9技术,构建同时含有2个sg RNA载体,以CSSL37株系为材料,通过对YSA基因进行定向编辑和修饰。结果表明,获得CSSL37株系的转基因苗20株,有18个株系在目标区域内序列均发生变化,其中有2个株系在T0代已经纯合,出现目标性状的表型。该研究为进一步利用基因编辑体系和创制优异的水稻新材料提供了帮助。

靶向核酸酶介导基因编辑技术的发展

对目标基因组位点进行靶向修饰一直是基因工程研究的重点。靶向基因编辑技术能够有效地用于建立动物和细胞疾病模型、培育动植物新品种,并具有治疗遗传疾病的重大潜力。近年来靶向核酸酶技术取得了重大的进展,逐渐成为基因编辑的主流工具。综述了锌指核酸酶(ZFN)、类转录激活样效应因子核酸酶(TALEN)、规律成簇间隔短回文重复序列(CRISPR/Cas)这三大靶向基因编辑系统的原理和研究进展,并讨论了其局限性和未来的发展方向。