2017年8月24日

科学家们描述了导致人类疾病的调控DNA序列

德克萨斯大学西南分校儿童医学中心研究所(CRI)的科学家开发了一种创新系统，以识别和表征控制人类基因组中调控DNA序列活动的分子成分。

基因组是人类DNA的完整补体，包括所有编码蛋白质的基因，有近30亿个碱基对。尽管我们的基因组规模巨大，但只有2%的基因组编码蛋白质。其余98%由非编码区组成，这些非编码区调节蛋白质编码基因在何时何地被激活。这些非编码区域已多次被人类遗传学和癌症基因组研究确定为人类疾病(如癌症)的潜在驱动因素。

更好地理解这些调控区域以及指导基因何时开启和关闭的基本原理，对于揭示疾病的发展过程和找到新的治疗方法是必要的。然而，用来识别这些非编码区域以及理解它们如何工作的工具是有限的。它们需要预先识别调节这些区域的蛋白质因子，这取决于抗体等试剂的可用性，而且通常需要复杂的基因操作。

该新系统由徐建博士实验室的研究人员开发，并发表在最新一期的细胞，为深入研究这些调控基因元素铺平了道路。该系统名为CAPTURE (CRISPR亲和纯化原位调控元件)，提供了一种同时分离基因组序列相关蛋白及其RNA和DNA相互作用的方法。

“捕捉的能力让我们分离和分析整个组调节我们的DNA提供了许多可能性的因素来研究不同蛋白质如何控制癌症和干细胞基因组功能,“许博士说,这项研究的资深作者,助理教授在中国国际广播电台UTSW和儿科。bob电竞“这也为寻找新的药物靶点开辟了一条全新的途径。”

CAPTURE方法是通过重新利用CRISPR基因组编辑系统开发的，包括CRISPR相关蛋白9 (Cas9)——一种rna引导的能与DNA结合的酶。CAPTURE的工作原理是利用引导rna将Cas9失活版本(dCas9)引导到研究人员想要研究的DNA元素上。然后，dCas9 -连同其他与dCas9在染色体(其基因组位点)位置相关的蛋白质、RNA和DNA序列-可以被分离出来并进行研究。这使得在整个基因组中识别和表征基因组调控区域及其相关蛋白成为可能。

利用CAPTURE技术，许博士的实验室成功鉴定了许多已知的和新的人类端粒相关蛋白，作为原理的证明。染色体端粒是位于染色体末端的短而重复的DNA序列，它可以保护我们的染色体免受磨损或与相邻染色体融合。接下来，研究人员发现了调节人类血细胞中异常的β -球蛋白基因表达的新机制。球蛋白是一个更大的蛋白质血红蛋白负责我们肺部和身体组织之间氧气和二氧化碳的交换。球蛋白基因表达的改变与遗传性血红蛋白疾病有关，例如镰状细胞病，目前影响着世界5%的人口。