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)表時間：2024年6月26日
主要內(nèi)容：武漢大學醫(yī)學研究院、中南醫(yī)院醫(yī)學研究院、教育部免疫與代謝前沿科學中心、泰康生命醫(yī)學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(qū)域的基因組序列，是一種高效精確的基因組結(jié)構(gòu)編輯工具，將精準復制的范圍從單個基因位點擴展到染色體層面。
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(nèi)復制DNA片段，形成重復序列。擴增范圍從幾個堿基對到染色體大部分區(qū)域?；驍U增是一種染色體的結(jié)構(gòu)變異，在進化、遺傳性疾病和癌癥的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色。現(xiàn)有的基因編輯工具能做到單個位點的精準編輯，但是缺乏高效精確的基因組結(jié)構(gòu)編輯工具。
文章概述
首先，課題組在11個細胞系的多個位點進行了驗證。在AE復制長度和效率方面，當復制的DNA長度為20 bp至8 Kb時，AE可進行多次復制，形成串聯(lián)重復序列。當復制長度為1 Mb時，AE的編輯效率最高達73.0%；復制長度為100 Mb（接近人類染色體的平均長度）時，效率達到3.4%。通過原位熒光雜交、核型分析、全基因組測序等實驗，可以直接觀察到染色體區(qū)域的復制。在AE編輯的精準度方面，連接處的二代測序和全長的三代測序數(shù)據(jù)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現(xiàn)miRNA的內(nèi)源性過表達。同時，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，實現(xiàn)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(jié)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，AE在人源和鼠源干細胞的多個位點均實現(xiàn)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(gòu)建超大片段復制相關的疾病模型。
最后，該研究對AE的機制進行了初步探究。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只可實現(xiàn)短片段的復制。這說明AE在Mb級別的復制可能依賴于細胞周期。
綜上所述，該研究開發(fā)了一種名為“Amplification Editing（AE）”的基因組編輯工具，可實現(xiàn)從短片段到染色體長度的精準復制。該工具的開發(fā)可促進基因組疾病模型的建立，推動基因進化和癌癥機制相關的研究。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學研究的利器。全式金生物無縫克隆試劑盒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，可以將任意方法線性化后的載體和與其兩端具有15-25 bp重疊區(qū)域的PCR片段定向重組，可以實現(xiàn)1-5個片段的高效無縫拼接。
產(chǎn)品特點：
● 快速：僅需要5~15分鐘反應時間。
● 簡單：不受片段酶切位點的影響，無需對片段酶切。
● 高效：陽性率達95% 以上。
● 無縫：不引入額外的序列。
實驗數(shù)據(jù)
單片段連接
使用 TransGen 產(chǎn)品，將 5 個不同長度片段（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(jié)果表明，不同長度的片段均正確插入載體，成功進行多片段連接。
多片段連接
1 kb PCR片段插入pUC19載體后，PCR鑒定插入效果。結(jié)果顯示，插入片段的陽性率達 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的化學轉(zhuǎn)化。使用pUC19質(zhì)粒DNA檢測，轉(zhuǎn)化效率高達109 cfu/μg DNA以上。
產(chǎn)品特點：
● Trans1-T1 Phage Resistant感受態(tài)細胞是目前生長速度最快的感受態(tài)細胞，在氨芐青霉素平板上，8-9 小時可見克隆。
● 用于藍、白斑篩選，12 小時可見藍斑。
● 將過夜培養(yǎng)的單克隆在2 mL的LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)4-5小時即可進行小量質(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)和實力的認可，也完美詮釋了全式金生物一直以來秉承的“品質(zhì)高于一切，精品服務客戶”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(xù)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.
