（來源：生物谷 Bioon.com）
大多數(shù)哺乳動物細胞含有一個細胞核，這個細胞核中容納的DNA如果拉成直線的話則長6英尺以上。這種遺傳物質決定著細胞的命運，而且如果它處于不合適的位置或者遭受損傷的話，那么它能夠導致疾病。之前的研究已表明DNA傾向于在細胞核的某些區(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。
在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學的研究人員通過解除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)，這樣就能夠通過可編程的向導RNA（gRNA）將DNA片段遞送到細胞核中的新位置上。這種稱為CRISPR-基因組組裝（CRISPR-genome organization, CRISPR-GO）的新技術使用一種經過修飾的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作方式。相關研究結果于2018年10月11日在線發(fā)表在Cell期刊上，論文標題為“CRISPR-Mediated Programmable 3D Genome Positioning and Nuclear Organization”。論文通信作者為斯坦福大學化學與系統(tǒng)生物學助理教授Lei S. Qi博士。
圖片來自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.013
CRISPR-GO有三個基本部分。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的結合RNA的鏈。其次，你需要目標地址---你想要將染色質移動到的細胞核區(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，它促進靶DNA片段移動到它在細胞核中的目標地址。
細胞核中有多個區(qū)室，它們在維護細胞功能方面都具有特定的作用。Qi和他的實驗室研究了細胞核的三個不同區(qū)域，測試他們是否能以某種方式改變染色質的功能，這取決于他們將它移動到何處。
通過使用CRISPR-GO，這些研究人員觀察到重新定位到卡哈爾體（Cajal body）---作為細胞核中的一部分，它是一團無定形的且有些神秘的蛋白和RNA ---中的基因停止表達蛋白。他們首次有證據(jù)證實卡哈爾體能夠具有直接的基因調節(jié)作用。這提示著卡哈爾體在控制轉錄方面有一些意想不到的作用。
當Qi利用CRISPR-GO將端粒DNA ---染色體上的與長壽相關的分子帽---從細胞核的中間移動到細胞核的邊緣時，端粒停止生長，從而阻止細胞周期和降低細胞活力。然而，當端粒更靠近卡哈爾體時，相反的情形發(fā)生了：它們生長，并且通過這樣做，細胞活力也增加了。
CRISPR-GO的第三種應用是形成早幼粒細胞白血病小體（promyelocytic leukemia body, PML小體）。眾所周知，這種蛋白團塊抑制促腫瘤基因表達。通過將它放置在細胞核中的致癌基因附近，Qi計劃測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，但是這項研究仍處于試驗階段，在這些研究結果得到驗證之前，還有更多的研究工作需要開展。
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.
