文章信息
文章題目：Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale
期刊：Cell
發(fā)表時(shí)間：2024年6月26日
主要內容：武漢大學(xué)醫學(xué)研究院、中南醫院醫學(xué)研究院、教育部免疫與代謝前沿科學(xué)中心、泰康生命醫學(xué)中心殷昊教授課題組在Cell期刊發(fā)表題為Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale的研究性論文。本項工作研發(fā)了一種名為Amplification Editing（AE）的方法，以可編程的方式精確高效地復制從小片段到包含特定染色體大部分區域的基因組序列，是一種高效精確的基因組結構編輯工具，將精準復制的范圍從單個(gè)基因位點(diǎn)擴展到染色體層面。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.05.056
使用TransGen產(chǎn)品：
pEASY?-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201)
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
研究背景
基因擴增（基因重復）是指在生物體內復制DNA片段，形成重復序列。擴增范圍從幾個(gè)堿基對到染色體大部分區域?；驍U增是一種染色體的結構變異，在進(jìn)化、遺傳性疾病和癌癥的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色?，F有的基因編輯工具能做到單個(gè)位點(diǎn)的精準編輯，但是缺乏高效精確的基因組結構編輯工具。
文章概述
首先，課題組在11個(gè)細胞系的多個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行了驗證。在A(yíng)E復制長(cháng)度和效率方面，當復制的DNA長(cháng)度為20 bp至8 Kb時(shí)，AE可進(jìn)行多次復制，形成串聯(lián)重復序列。當復制長(cháng)度為1 Mb時(shí)，AE的編輯效率最高達73.0%；復制長(cháng)度為100 Mb（接近人類(lèi)染色體的平均長(cháng)度）時(shí)，效率達到3.4%。通過(guò)原位熒光雜交、核型分析、全基因組測序等實(shí)驗，可以直接觀(guān)察到染色體區域的復制。在A(yíng)E編輯的精準度方面，連接處的二代測序和全長(cháng)的三代測序數據顯示，indels均低于1%。
其次，課題組利用AE精準修正了綠色熒光蛋白序列和實(shí)現miRNA的內源性過(guò)表達。同時(shí)，課題組在髓性白血病細胞系K562中建立了α地中海貧血癥模型，并測試了AE的效果，實(shí)現了HBA基因的mRNA水平的提高和 α/γ-珠蛋白比例的上升。這些結果表明AE能夠恢復基因表達、擴增miRNA并增加模型細胞系中的α-珠蛋白的表達。
接下來(lái)，AE在人源和鼠源干細胞的多個(gè)位點(diǎn)均實(shí)現了高效精準的短片段和Mb級別編輯，模擬了染色體微重復疾病的基因型，并使用全基因組測序驗證了編輯的精準性。這表明AE能夠精準構建超大片段復制相關(guān)的疾病模型。
最后，該研究對AE的機制進(jìn)行了初步探究。在被抑制細胞周期的RPE-1細胞中，AE的效率降低。在小鼠原代神經(jīng)元中，AE只可實(shí)現短片段的復制。這說(shuō)明AE在Mb級別的復制可能依賴(lài)于細胞周期。
綜上所述，該研究開(kāi)發(fā)了一種名為“Amplification Editing（AE）”的基因組編輯工具，可實(shí)現從短片段到染色體長(cháng)度的精準復制。該工具的開(kāi)發(fā)可促進(jìn)基因組疾病模型的建立，推動(dòng)基因進(jìn)化和癌癥機制相關(guān)的研究。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物無(wú)縫克隆試劑盒pEASY?-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201)和Trans1-T1 克隆感受態(tài)細胞Trans1-T1 Phage Resistant ?Chemically Competent Cell (CD501)助力本研究。
pEASY?-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201)
本產(chǎn)品利用特殊的重組酶和同源重組的原理，可以將任意方法線(xiàn)性化后的載體和與其兩端具有15-25 bp重疊區域的PCR片段定向重組，可以實(shí)現1-5個(gè)片段的高效無(wú)縫拼接。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
● 快速：僅需要5~15分鐘反應時(shí)間。
● 簡(jiǎn)單：不受片段酶切位點(diǎn)的影響，無(wú)需對片段酶切。
● 高效：陽(yáng)性率達95% 以上。
● 無(wú)縫：不引入額外的序列。
實(shí)驗數據
單片段連接
使用 TransGen 產(chǎn)品，將 5 個(gè)不同長(cháng)度片段（0.5 kb,1.2 kb,1.4 kb,1.8 kb,3.9 kb）混合后插入載體中，酶切鑒定插入效果。結果表明，不同長(cháng)度的片段均正確插入載體，成功進(jìn)行多片段連接。
多片段連接
1 kb PCR片段插入pUC19載體后，PCR鑒定插入效果。結果顯示，插入片段的陽(yáng)性率達 100%。
Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)
本產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制作，可用于DNA的化學(xué)轉化。使用pUC19質(zhì)粒DNA檢測，轉化效率高達109 cfu/μg DNA以上。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
● Trans1-T1 Phage Resistant感受態(tài)細胞是目前生長(cháng)速度最快的感受態(tài)細胞，在氨芐青霉素平板上，8-9 小時(shí)可見(jiàn)克隆。
● 用于藍、白斑篩選，12 小時(shí)可見(jiàn)藍斑。
● 將過(guò)夜培養的單克隆在2 mL的LB培養基中培養4-5小時(shí)即可進(jìn)行小量質(zhì)粒提取。
● 適用于高效的DNA 克隆和質(zhì)粒擴增，減少克隆DNA同源重組的發(fā)生，提高質(zhì)粒DNA的產(chǎn)量和質(zhì)量。
● 具有T1，T5噬菌體抗性。
全式金生物產(chǎn)品再一次登上Cell期刊，證明了大家對全式金生物產(chǎn)品品質(zhì)和實(shí)力的認可，也完美詮釋了全式金生物一直以來(lái)秉承的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶(hù)”的理念。全式金生物始終在助力科研的道路上砥礪前行，希望未來(lái)能與更多的科研工作者并肩奮斗，用更多更好的產(chǎn)品持續助力科研。
使用pEASY?-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit (CU201) 產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Zhang R W, Zhou H, et al. Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale [J]. Cell, 2024.
? Zhang Y , Dai F , Chen N ,et al.Structural insights into VAChT neurotransmitter recognition and inhibition[J].Cell Research, 2024.
? Chunyu J, Chengzhi Y, et al.A new anti-CRISPR gene promotes the spread of drug-resistance plasmids in Klebsiella pneumoniae[J].Nucleic Acids Research, 2024.
? You L, Omollo E O, Yu C, et al. Structural basis for intrinsic transcription termination[J]. Nature, 2023.
? Huang J, Yang L, Yang L, et al. Stigma receptors control intraspecies and interspecies barriers in Brassicaceae[J]. Nature, 2023.
? Jiang L, Xie X, Su N, et al. Large Stokes shift fluorescent RNAs for dual-emission fluorescence and bioluminescence imaging in live cells[J]. Nature Methods, 2023.
? Bai X , Sun P , et al. Zhe.Structure and dynamics of the EGFR/HER2 heterodimer[J].cell discovery, 2023.
使用Trans1-T1 Phage Resistant Chemically Competent Cell (CD501)產(chǎn)品發(fā)表的部分文章：
? Zhang R W, Zhou H, et al. Amplification editing enables efficient and precise duplication of DNA from short sequence to megabase and chromosomal scale [J]. Cell, 2024.
? Wang C, Wang J, Lu J, et al. A natural gene drive system confers reproductive isolation in rice[J]. Cell, 2023.
? Shan L, Xu G, Yao R W, et al. Nucleolar URB1 ensures 3′ ETS rRNA removal to prevent exosome surveillance[J]. Nature, 2023.
? Luo Y, Liu S, Xue J, et al. High-throughput screening of spike variants uncovers the key residues that alter the affinity and antigenicity of SARS-CoV-2[J]. Cell Discovery, 2023.
? Lei Z, Meng H, Liu L, et al. Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations[J]. Nature, 2022.
? Zhang Q, Zhang X, Zhu Y, et al. Recognition of cyclic dinucleotides and folates by human SLC19A1[J]. Nature, 2022.
? Li Y, Zhao L, Zhang Y, et al. Structural basis for product specificities of MLL family methyltransferases[J]. Molecular Cell, 2022.
? Wang D, Xu C, Yang W, et al. E3 ligase RNF167 and deubiquitinase STAMBPL1 modulate mTOR and cancer progression[J]. Molecular cell, 2022.
