会开放获取预览可编程激活剂David Ichikawa1，2 and Marcus Noyes1，2，*1纽约大学格罗斯曼医学院生物化学和分子药理学系，435 East 30th Street，New York，NY 10016，美国2系统遗传学研究所，纽约大学格罗斯曼医学院，435 East 30th Street，New York，NY 10016，USA* 通信：marcus. nyulangone.orghttps://doi.org/10.1016/j.xgen.2022.100122调控域的发现一直局限于转录因子和同源蛋白质序列的研究。在这一期的《细胞基因组学》中，Tak等人受到致癌蛋白融合的启发。1直接调节潜力的非传统效应域的新的基因组位点与融合的可编程DNA结合域。尤文肉瘤中的易位产物导致EWS蛋白的反式激活区与FLI 1的DNA结合结构域（DBD）融合2由于FLI1 ETS结构域获得的GGAA结合特异性，这种致癌融合将EWS蛋白的激活潜力传递给基因组中这些新的结合事件可以将GGAA重复转化为有助于尤文肉瘤调控程序的从头在这一期的《细胞基因组学》中，Tak et al. 1使用这种致癌融合作为一系列合成蛋白的灵感，这些合成蛋白将EWS截短产物融合到可编程DNA结合蛋白dCas9或Cys2His2锌指（ZF），两者都被设计为结合GGAA重复序列。有趣的是，在这种情况下，ZF优于dCas 9，以与EWS-FLI 1蛋白相似的激活水平激活UGT 3A 2基因（一种已知的此外，EWS-ZF阵列（ZFA）融合体能够在整个基因组中近似Ewing-FLI 1活性，因为接近GGAA重复序列的大部分基因被EWS-FLI 1和EWS-ZFA蛋白类似地调节。这项工作提供了一个概念证明，即与可编程DBD的片段或结构域交换将允许在整个基因组中仔细研究蛋白质功能，并为合成生物学产生新的工具。EWS截短用于靶向激活是一个有趣的例子，说明如何从我们传统上不知道的蛋白质中挖掘激活结构域。被认为具有激活潜能。基因调控的第一个假设是，具有调控潜力的蛋白质可能包含一个DBD，该DBD具有常见辅因子和介导因子组分的明显例外。然而，EWS与天然FLI 1 ETS DBD的融合-以及在本手稿中与可编程结构域的融合-表明，如果靶向基因组基因座，则非预期蛋白质可能具有调节潜力。这不仅从蛋白质功能的角度来看是有趣的这对于激活特别有用，因为社区可用的激活域数量有限。最常见的结构域是病毒VP16结构域的衍生物。[3]尽管这些结构域产生一系列活性，但由于它们的病毒来源，它们在治疗应用方面受到限制，并且幸运的是，通过本文描述的EWS蛋白和已经筛选人激活和抑制结构域的多个最近的鉴定，4，5我们开始解决合成生物学社区利用的人效应结构域的缺乏。用于定向基因调控的最常见的可编程6有趣的是，作者证明了dCas 9-EWS融合物非常好地激活了许多基因组靶标，尽管事实上dCas 9活性与FLI 1或ZFA相比结合GGAA重复序列的活性很差。有几个可能的解释-国为适度的活动。例如，dCas9的大小可能干扰额外转录因子的募集，或者GGAA重复序列附近的核小体效应可能对dCas9具有比ZFA更大的空间影响。表达水平也可能因大小的极端差异而不同。相反，ZFA此外，这些相同的ZF表达为KRAB结构域融合体，导致EWS前体细胞系中微卫星相关基因的抑制和毒性。以这种方式，作者已经证明了使用ZF-人蛋白融合物密切探测人蛋白的功能活性并在结合相同靶序列时并列替代结构域的影响的能力（图1）。ZFA的这种成功应用可能表明使用设计的ZFA探测转录因子功能的独特和强大的优势，但ZF工程对该领域来说是相当具有这不是由于结构域本身的任何失败7，8挑战是理解数组组装。阵列内的相邻ZF可以彼此影响，因为它们与DNA的接触9因此，理解ZF兼容性与理解特异性同样重要。因此，该领域已被Cell Genomics2，100122，April 13，2022<$20221这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。会开放访问预览图1.用于定向基因调控的结构域交换致癌Fli 1-EWS蛋白是尤文肉瘤中易位的结果这种融合将EWS蛋白的调节潜能连接到结合GGA样序列的Fli1 DNA结合结构域因此，Fli 1-EWS蛋白结合整个基因组的GGAA微卫星。受这种癌基因融合的启发，Tak et al.证明工程化以结合GGAA重复的ZFA可以模拟Fli 1-EWS激活程序。此外，当与KRAB结构域融合时，相同的ZFA在尤文肉瘤细胞系中是有毒的，这表明抑制相同的调节程序可以对抗致癌程序。Rengarajan，S.，等（2022年）。利用基因工程锌指转录因子对人类微卫星重复序列进行全基因组功能扰动。细胞基因组学2，100119-1-2. 德拉特尔湖，澳-地Zucman，J.，Plougastel，B.，德斯-梅泽角，Melot，T.，彼得，M.，Kovar ， H. ， 茹 贝 尔 岛 ， de Jong ， P. ，Rouleau，G.，等人（1992年）。人肿瘤中染色体易位引起的ETS DNA结合域的基因融合Nature359 ， 162-165.网 址 ： http ：//doi.org/10.1038/359162a03. 萨多夫斯基岛妈，杰，Triezenberg，S.，和Ptashne，M.（1988年）。GAL 4-VP 16是一种非常有效的转录激活因子。Nature335，563-564.https://doi.org/10的网站。1038/335563a0.4. Alerasool ， N. ， Leng ， H. ， Lin ， Z.Y. ，Gingras，A.C.，和Taipale，M.（2022年）。人类细胞中转录激活因子的鉴定和功能表征。摩尔细胞82，677-695.e7。https://doi.org/10.1016/j.molcel 的 网 站 。2021.12.008。5. Tycko， J.， DelRosso ， N.， 赫斯 ，G.T. ，Aradhana，Banerjee，A.，Mukund，A.，面包车，MV，Ego，B.K.，Yao，D.，中国科学院，Spees，K.，等（2020年）。人类转录效应子的高通量发现和表征。细胞183，2020-2035.e16 。 https://doi.org/10.1016/j.cell 的 网站。2020.11.024。6. 吉尔伯特，L.，Horlbeck，M.，Adamson，B.，Villalta，J.，陈玉，Whitehead，E.，吉马良斯角潘宁，B.，Ploegh，H.，Bassik，M.，等（2014年）。基因组规模的CRISPR介导的基因抑制和激活的控制。只有一小部分资源大多限于结合富含G的靶，因为它们的高亲和力将可能克服阵列中相邻指状物之间的任何不相容性。[10]尽管如此，诸如Tak等人详细描述的研究 1将有希望提供动机，重新有兴趣了解这个共同但复杂的领域。最后，ZF和人效应结构域的使用具有有趣的治疗潜力。由于大多数与疾病相关的SNP存在于基因组的非编码区，因此基因的失调似乎是疾病的常见机制。使我们能够纠正错误调节的工具可以应用于广泛的疾病靶点。然而，如果转基因在患者体内长时间表达，这可能会产生有害的免疫反应。这与活化特别相关，因为活化蛋白的连续表达可能是必需的，这表明TAL结构域或dCas9可能是有问题的，因为它们的原核起源。另一方面，ZF 代表了人类中最常见的DBD，大约50%的转录因子利用了它。因此，如Tak等人所述，使用具有修饰的人ZF支架的人激活序列的人工蛋白的部署，大大降低了免疫反应的机会。ZF设计和工程平台的进步将使治疗方案成为可能，这将证明对常用的原核平台具有挑战性。申报利益Noyes 博 士 是 Navega Therapeutics 的 联 合 创 始人。他还是多项锌指工程专利的发明人引用1. Tak，E.，Boulay，G.，李湖，Iyer，S.，佩里，N.，Schultz，H.，加西亚，S.，布洛耶湖，Horng，J.，159号牢房647-661 https://doi.org/10.1016/j的网站。cell.2014.09.029网站。7. Persikov，A.V.，Wetzel，J.L.，罗兰，E.F.，Oakes，B.L.，Xu，D.J.，辛格，M.，和诺伊斯，M.B.（2015年）。Cy-s2 His 2锌指DNA结合景 观 的 系 统 调 查 。 Nucleic Acids Res.43 ，1965-1984.网址：http：//doi.org/10.1093/nar/gku13958. Najafabadi ， H.S. ， Mnaimneh ， S. ，Schmitges，F.W.，加顿，M.，林健宁，杨，A. ， Albu ， M. ， Weirauch ， M.T. ，Radovani，E.，Kim，P.M.，等（2015年）。C2H2锌指蛋白极大地扩展了人类的调控词汇 。 国 家 生 物 技 术 33 ， 555-562 。https://doi.org/10的网站。1038/nbt.3128。9. Wolfe，S.A.，内克卢多娃湖还有帕博，狱警（ 2000 年 ） 的 第 10/2000 号 决 议 。 通 过Cys2His2锌指蛋白的DNA识别。Annu.生物物理 学 修 订 版 生 物 分 子 Struct.29 ， 183-212.https://doi.org/10.1146/annurev.bioprotein.29.1.183.10. Sander ， J.D. ，Dahlborg ， E.J. ， 古 德 温 ，M.J.，凯德湖张福，Cifuentes，D.，科廷，S.J.，布莱克本，J.S.，Thibodeau-Beganny，S.，齐，Y.，等（2011年）。通过上下文依赖性组装（CoDA）的无选择锌指核酸酶工程化。Nat.Methods8，67-69.https://doi.org/10.1038/nmeth.1542网站。2细胞基因组学2，100122，2022
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