類轉錄化學藥物誘導型基因組編輯和轉錄激活系統

　　生物學變化多受到高度動態的分子事件調控，為了更精確的理解并研究這些過程，應用條件性可誘導的技術手段是十分必要的。此前，得到廣泛應用的藥物誘導技術之一是通過配體結合激發雌激素受體蛋白（ER）從細胞質到細胞核的轉運。在沒有激素配體的情況下，ER與熱激蛋白（hsp90）結合定位于細胞質中；一旦與配體結合，ER與hsp90解離，并轉運到細胞核中。類轉錄激活因子效應物（Transcription activator-like effectors，TALEs）是近幾年發現的一種可用于目的基因編輯和轉錄調控的有力工具。其獨特的重復區域形成了“Tal 密碼”，連接在一起決定了Tal 陣列與DNA結合的特異性，因此當Tal與和基因或表觀調控相關的效應因子融合時，可以靶向到特定基因位點發揮作用。盡管CRISPR/Cas9技術已被廣泛應用，TALE技術在某些應用領域仍然具有優勢，值得進一步深入研究。

化學藥物誘導的基因組編輯和轉錄激活TALE系統的作用機制

　　王宇課題組通過將TALE和突變的雌激素受體(ERT2)連接在一起，設計了一系列的化學誘導系統，該系統可使與ERT2融合的TALE在4-羥他莫昔芬（4-OHT）的誘導下進入細胞核進而結合于特定的基因組序列。將類轉錄激活因子效應物核酸酶（TALEN）與兩個串聯的ERT2融合，他們構建了HIT-TALEN系統以實現藥物可誘導的基因組編輯。研究結果證明，該系統具有較高的基因組編輯活性和較低的背景活性。對于藥物誘導的基因轉錄激活，他們設計了多個策略進行優化，其中最有效的一個系統是融合可誘導的TALE和SunTag體系而建立的（HIT-TALE-SunTag）。該體系可以使內源基因在嚴格的藥物控制下高效激活。他們開發的多個藥物可誘導系統，可以適用于任何潛在的基因組位點的編輯和轉錄激活，不僅為精確研究動態的生物學過程提供了更多選擇，在轉化研究中也具有潛在的應用價值。

　　這項研究工作以“Multiple Chemical Inducible Tal Effectors for Genome Editing andTranscription Activation”為題于2018年1月8日在美國化學學會旗下ACS Chemical Biology在線發表。中國科學院動物研究所趙晨博士、本科實習生張月為本文共同第一作者。王宇研究員為本文通訊作者。該項研究得到了科技部國家重大科學研究計劃（2015CB964800,2014CB964900）、國家自然科學基金（31571514, 21402195, 31401270）、中科院“百人計劃”的支持。