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Nat Commun:北京大学伊成器课题组与魏文胜课题组全面解码TALE蛋白对5-甲基胞嘧啶及5-羟甲基胞嘧啶的特异识别

摘要 : 2017年10月12日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了北京大学生命科学学院伊成器课题组与魏文胜研究组合作题为“Deciphering TAL effectors for 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine recognition”的研究论文

2017年10月12日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了北京大学生命科学学院伊成器课题组与魏文胜研究组合作题为“Deciphering TAL effectors for 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine recognition”的研究论文,研究论文首次全面解码了TALE蛋白对DNA表观修饰5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)的特异性识别。张媛博士、博士生刘璐璐、郭生杰及宋靖慧为论文的并列第一作者,伊成器研究员和魏文胜研究员为论文共同通讯作者。

TALE蛋白是二代基因编辑工具TALEN的核心识别模块;其由若干个长约34个氨基酸的重复单元组成,每个重复单元利用第12、13个氨基酸(RVD, repeat-variable diresidue)与DNA碱基发生相互作用,从而实现对DNA的序列特异性识别。因为RVD与DNA碱基直接相互作用,所以TALE-DNA相互作用对DNA修饰敏感;而作为第三代基因编辑工具的CRISPR/cas则不具备这一特点。在这项工作中,研究团队筛选了全部理论上的RVD组合对5mC及5hmC这两种重要表观遗传修饰的识别,并由此鉴定出5mC、5hmC的特异性及简并性识别RVD。应用这些新型RVD,该研究实现了活细胞中甲基化依赖的基因激活和基因编辑,也在体外实现了单碱基分辨率的5hmC检测。这项工作为基于TALE蛋白的甲基化特异性基因激活、抑制及基因编辑等提供了依据。

配图1

全面解码TALE蛋白对5-甲基胞嘧啶及5-羟甲基胞嘧啶的特异性识别

原文链接:

Deciphering TAL effectors for 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine recognition

原文摘要:

DNA recognition by transcription activator-like effector (TALE) proteins is mediated by tandem repeats that specify nucleotides through repeat-variable diresidues. These repeat-variable diresidues form direct and sequence-specific contacts to DNA bases; hence, TALE–DNA interaction is sensitive to DNA chemical modifications. Here we conduct a thorough investigation, covering all theoretical repeat-variable diresidue combinations, for their recognition capabilities for 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine, two important epigenetic markers in higher eukaryotes. We identify both specific and degenerate repeat-variable diresidues for 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine. Utilizing these novel repeat-variable diresidues, we achieve methylation-dependent gene activation and genome editing in vivo; we also report base-resolution detection of 5hmC in an in vitro assay. Our work deciphers repeat-variable diresidues for 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine, and provides tools for TALE-dependent epigenome recognition.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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