两篇文章介绍活细胞FISH新技术

　　

生物通报道：TALEN是一个被人们广为接受的基因组编辑技术。现在，科学家们在TALEN的基础上开发了一个新技术，该技术也可以在活细胞中监控染色体的动态。

当研究者们想知道特定核酸序列在细胞中的位置时，他们一般会进行荧光原位杂交FISH。该技术利用荧光标记的互补探针与目的链杂交，在细胞内黑暗的背景中生成一个亮点。不过FISH技术需要固定，不能在活细胞中研究染色体的动态。

日前，两个相互独立的团队分别在Nucleic Acid Research和Nature Structural & Molecular Biology杂志上发表文章描述了一种新方法，该方法可以利用转录激活因子样效应物TALE在活细胞中标记基因组DNA。这两个团队分别由德国慕尼黑大学的Heinrich Leonhardt教授，和法国IGBMC的Maria-Elena Torres-Padilla领导。

TALE的DNA结合域由一些非常保守的重复氨基酸序列模块组成，每个模块负责靶向一个DNA碱基。在这些模体中，主要由两个核心氨基酸决定TALE的特异性识别。研究者们可以根据目的DNA的序列，设计特定的模体组合，进而构建能够与任何基因组区域结合的蛋白。（延伸阅读：Nature子刊：为基因组编辑保真）

Leonhardt和Torres-Padilla将TALE与荧光蛋白偶联起来，对近着丝粒区域的重复序列（主要卫星重复序列）进行靶标。他们在小鼠的胚胎干细胞中表达这个蛋白，并通过荧光成像在整个细胞周期中跟踪上述染色体区域。

Torres-Padilla将她的技术称为TGV（TALE介导的基因组可视化技术），Leonhardt并没有给自己的方案命名，只是说这一技术“类似于活细胞FISH。”

作为一种活细胞技术，这种新方案可以用于检测细胞中的分子动态。Leonhardt通过光漂白-恢复实验向人们展示，他构建的TALE片段可以的与目标稳定结合几分钟。

Torres-Padilla及其团队将自己构建的TALE片段插入了小鼠的受精卵，并在早期胚胎发育的过程中跟踪蛋白的表达情况。此外，她的团队还构建了靶标端粒和次要卫星重复序列的TALE片段，并且通过双色成像同时检测了这两种序列。

据Leonhardt介绍，新研究为人们提供了一个研究基因组结构和组织形式的重要工具，可以帮助人们揭示此前难以监控的表观遗传学控制。

他解释道，过去人们曾经认为“细胞核中的DNA可以自由活动，就像一碗汤面一样没有什么规则可言。现在越来越多的证据表明事实并非如此。基因组在细胞核内的组织形式是高度复杂的，是对基因组活性的额外调控。”

梅约诊所的Stephen Ekker教授一直在自己的研究中使用TALEN技术。他指出，这两项新研究为人们提供了一个“全新的细胞生物学研究工具。”理论上这一技术可以靶标任何基因组序列。举例来说，研究者们可以在发育或肿瘤发生过程中，实时研究特定染色体区域的运动。

“从实用性的角度来看，这一技术可以帮助人们解决一些细胞生物学研究的难题。我对此很感兴趣。”Ekker教授说。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：

K. Thanisch et al., “Targeting and tracing of specific DNA sequences with dTALEs in living cells,” Nucleic Acid Res, 42:e38, 2013.

Y. Miyanari et al., “Live visualization of chromatin dynamics with fluorescent TALEs,” Nat Struct Mol Biol, 20:1321–4, 2013.