日本研發(fā)新技術(shù)：利用體外光照射控制DNA重組反應(yīng)

日本東京大學(xué)于2016年10月11日宣布，他們成功開發(fā)出一種全新技術(shù)，可以通過進(jìn)行微弱光的短時間照射來高效控制DNA重組反應(yīng)。
東京大學(xué)大學(xué)院綜合文化研究科的特聘研究員河野風(fēng)云、大學(xué)院學(xué)生岡崎里紗子、副教授佐藤守俊、哥倫比亞大學(xué)康復(fù)再生醫(yī)療學(xué)科·藥理學(xué)科教授矢澤真幸等人組成的團(tuán)隊完成了相關(guān)研究。具體成果已于10月10日刊載在美國知名科學(xué)雜志《Nature Chemical Biology》上。
從基因組中對目標(biāo)基因的堿基順序進(jìn)行敲除，或是要對基因組進(jìn)行基因嵌入時，大部分研究人員會選用Cre-LoxP重組酶系統(tǒng)技術(shù)。近年來，使用化合物和光對Cre-LoxP重組酶系統(tǒng)進(jìn)行人為控制的技術(shù)被越來越多的人所關(guān)注，特別是如果能夠用光去控制Cre-LoxP重組酶系統(tǒng)，便能夠?qū)崿F(xiàn)以特定的生物組織和細(xì)胞為目標(biāo)，在任意時間點(diǎn)去誘導(dǎo)DNA重組。不過現(xiàn)有的技術(shù)在利用光進(jìn)行控制時，會大幅降低DNA重組的效率，這也是一致困擾著研究人員的一大難題。
在本次的研究中，小組成員將暫時失去活性的DNA重組酶(Cre)用光開關(guān)蛋白進(jìn)行連接，成功研發(fā)出能夠用光線射來控制DNA重組反應(yīng)的光活化Cre重組酶，并將這種酶命名為“PA-Cre”。
PA-Cre能夠?qū)ξ⑷豕饩€（光遺傳學(xué)中普遍使用的光強(qiáng)度的十萬分之一）照射產(chǎn)生，以極高效率實(shí)現(xiàn)DNA重組，30秒左右的短時間光照也足以誘導(dǎo)DNA重組。此外，研究人員還成功使用PA-Cre對選定的目標(biāo)位置進(jìn)行了DNA重組。
在此基礎(chǔ)上，研究人員將PA-Cre用于對小鼠身體深部的遺傳基因進(jìn)行光學(xué)控制。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用非侵入性的方法從生物體外部進(jìn)行光照射時，對小鼠身體深部的肝臟，同樣可以高效率誘導(dǎo)DNA重組。
研究人員表示，本次成果讓生命體內(nèi)部的基因活動可以通過非侵入性的光照射進(jìn)行控制，這對探明與疾病相關(guān)的基因功能有著重要意義。