快速可逆地编辑表观基因组的新方法

生物通报道  在表观基因组学的研究中，人们大多想知道特定的表观遗传标记如何控制基因表达，如DNA甲基化或组蛋白修饰。这些标记是通过大型的调控复合物来添加和去除的，而这种调控在人类健康和疾病中发挥广泛的作用。

许多研究表明，表观遗传的调控具有高度的细胞特异性。然而，使用体外染色质模板的现有方法无法反映出这些差异，这就凸显出开发新技术的必要性。人们希望通过新技术来了解特定细胞类型、特定发育时期中染色质调节因子的功能。

为此，斯坦福大学医学院的Gerald Crabtree领导的研究团队开发出一种新技术，能够将内源性的染色质复合物招募至任意的基因组位点，从而快速并可逆地编辑哺乳动物细胞系中的表观基因组。这项成果发表在《Nature Communications》上。

在这项研究中，研究人员采用了大热的CRISPR-Cas9技术。他们让催化失活的Cas9（dCas9）与所需的基因组位置结合，然后以此为锚定物，间接地结合内源性的染色质调控复合物。

具体是这样子的：研究人员获得染色质复合物中的单个亚基，将它与Frb（mTOR的FKBP-雷帕霉素结合结构域）标签融合。在小分子二聚体雷帕霉素存在的情况下，Frb标签迅速地与Fkbp（FK506结合蛋白）二聚化，使得MS2 RNA发夹环与dCas9中的sgRNA融合，从而将染色质复合物带到目标位置。

利用这种称之为FIRE-Cas9的表观基因组编辑方法，研究人员将异染色质复合物招募至HEK293细胞以及小鼠胚胎干细胞中不同基因的上游。结果，这些基因组位置上的组蛋白甲基化标记被抑制，两个基因的mRNA表达减少。

之后，研究人员又添加了FK506，这是RAP的竞争性抑制剂，只与Fkbp结合，阻止它与Frb的二聚化，从而逆转了复合物的招募。这使得抑制性表观遗传标记被消除，而mRNA的表达恢复，证明了这种方法的可逆性。

研究人员认为，这种可诱导的招募策略为模拟表观遗传记忆提供了精确的动力学信息，广泛适用于哺乳动物细胞中染色质的机制研究，特别适合内源性的多亚基调控复合物的分析。（生物通 薄荷）

原文标题

Rapid and reversible epigenome editing by endogenous chromatin regulators

Nat Commun. 2017; 8: 560.