赵庆顺

“已准备好工具质粒,非常欢迎同行加入”

历数基因编辑工具英雄榜,除了风头正劲的 CRISPR/Cas 和饱受争议的 NgAgo,由南京大学模式动物研究所赵庆顺教授、朱民生教授和金陵医院周国华研究员,共同打造的SGN应当拔得头筹。这种结构性引导,而非序列识别的基因编辑工具,尽管在体内的的编辑效率还很低,但赵庆顺教授希望“感兴趣的同行加入,共同来优化和完善SGN编辑系统”。

生物360精选了赵庆顺教授在2015-2016年发表的3篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于编辑个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

1

Xu, S., Cao, S., Zou, B., Yue, Y., Gu, C., Chen, X., … Zhao Q, Zhou, G. (2016). An alternative novel tool for DNA editing without target sequence limitation: the structure-guided nuclease. Genome Biology, 17, 186. http://doi.org/10.1186/s13059-016-1038-5(注:开源paper可下载)

无靶标序列限制的DNA编辑的一种可选择性新颖的工具:结构导向性核酸酶(SGN)

摘要:
工程性内切酶是DNA编码的一种重要的技术工具。然而,序列编排也许会限制它们的应用。我们了设计了一个由片状核酸内切酶1 (FEN-1)组成的结构导向性核酸内切酶(SGN),它可以识别3’片状结构和Fok I的切割区,这个切割去能够切割DNA链。SNG能够识别基于由靶标分子与导向性DNA(gDNA)形成的3’片状结构靶标DNA,同时通过它的Fn1二聚作用切割靶标。我们的结果表明了由一对gDNAs 指导的SGN 能够切割转基因的报告基因以及斑马鱼胚胎染色体组的内源性基因。

2

Li, J., Yue, Y., Dong, X., Jia, W., Li, K., Liang, D., … Zhao, Q. (2015). Zebrafish foxc1a Plays a Crucial Role in Early Somitogenesis by Restricting the Expression of aldh1a2 Directly. The Journal of Biological Chemistry, 290(16), 10216–10228.(注:开源paper可下载)

斑马鱼foxc1a在早期的体节发生通过直接限制aldh1a2的表达扮演着重要的角色

摘要:
Foxc1a是叉头框转录因子中的一员。它在斑马鱼的体节发生扮演着至关重要的作用。然而,基于它在体节发生中的分子机制却没有人知道。为了揭露foxc1a 是如何调控斑马鱼体节发生的,我们使用TALEN (转录激活子样效应因子核酸酶)技术制造了foxc1a  基因敲除的斑马鱼。无foxc1a  基因的斑马鱼胚胎发育在早期表现出了体节发生的缺陷。对调控体节发生主要基因的表达分析表明了通过调控myod1的表达,foxc1a  能够控制早期的体节发生。在早期的foxc1a基因敲除的胚胎中,fgf8a 和 deltaC 的表达是不存在的,然而aldh1a2(主要责任是调控视黄酸信号)的表达则显著的增加。在foxc1a缺失的胚胎中,视黄酸水平的增加由于aldh1a2的缺失被抑制,myod1的表达减少则部分通过 fgf8a 和 deltaC的重新表达得以拯救。然而,斑马鱼胚胎的染色质免疫沉淀试验揭示Foxc1a势必将直接促进aldh1a2的表达。另一方面,在早期体节发生中,斑马鱼胚胎的体节不论是抑制fgf8a的表达还是抑制Notch信号都将影响aldh1a2的表达,但是抑制fgf8a的表达可以减少deltaC 的表达,反之亦然。总而言之,我们的结果证明了foxc1a 通过直接抑制中胚层aldh1a2 的表达,在被Fgf 和 Notch信号控制的早期的体节发生中扮演着至关重要的角色。

3

Li Junbo, Yue Yunyun, and Zhao Qingshun. Retinoic acid signaling is essential for valvulogenesis by affecting endocardial cushions formation in zebrafish embryos Zebrafish. January 2016, 13(1): 9-18. doi:10.1089/zeb.2015.1117.(注:开源paper可下载)

在斑马鱼胚胎中视黄酸信号对于通过影响心内膜垫构造的valvulogenesis是至关重要的

摘要:
视黄酸(RA) 在心脏发育形成的许多阶段扮演着重要的角色。由斑马鱼胚胎中添加外源性的视黄酸导致房室管(AVC)的缺陷。然而,内源性RA是否参与了心瓣膜构建仍是未知的。因此,我们通过敲除 aldh1a2来研究在心瓣膜中RA信号的角色,这个基因主要是在斑马鱼早期胚胎中负责合成RA的。结果表明了部分敲除aldh1a2后能够在108 hpf(108小时受精后)引起原始心瓣膜小叶形成的缺陷。通过4-二乙氨基苯甲醛抑制内源性视黄酸信号显示了当RA信号影响了16–26 hpf时的瓣膜起源。虽然它们在早期发育过程中拥有几乎正常的血液动力学和心腔规模,但是 aldh1a2 的变异在76 hpf 出现心内膜垫(EC)缺损现象。检查了包括bmp4bmp2bnppanotch1b, 和 has2在内的AVC标记基因的表达模式,我们发现变异导致了心内膜AVC的不正常发育,但在50 hpf 出现了正常的心肌AVC的发育。与在心内膜的AVC的表达减少相一致,VE钙黏素基因cdh5,一个Notch信号通路的下游基因,在50 hpf 时候aldh1a2突变体的AVC中出现异位表达,并且 cdh5的过表达大大地影响了76 hpf胚胎EC结构形成。总的来说,我们的结果表明了视黄酸信号在斑马鱼心脏的瓣膜起源中扮演着至关重要的作用。

如您对赵庆顺教授的研究非常关注,请您关注即将在2017年3月24、25日在上海举办的“基因编辑专题研讨会”。赵庆顺教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

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