一种在特定基因组位点选择性靶向G-四链体的新策略

DNA G-四链体（G4s）是一种由连续的富含鸟嘌呤的DNA序列形成的四螺旋结构。尽管DNA G4s被认为参与了各种生物过程，但在许多情况下，由于缺乏在特定基因座选择性稳定DNA G4的合适策略，它们的致病作用在很大程度上是不清楚的

在7月3日发表在《自然细胞生物学》上的一项研究中，中国科学院长春应用化学研究所的曲晓刚教授和他的同事提出了一种新的策略，通过结合CRISPR和G4稳定蛋白或化合物，实现DNA G4s在特定基因组位点的稳定

研究人员使用聚集的规则间隔短回文重复序列相关死亡Cas9（CRISPR/dCas9）靶向构建体，赋予G4稳定分子在不同G4s中的选择性。dCas9/G4稳定分子复合物可以通过战略性单引导RNA（sgRNA）设计稳定基因组中的任何G4结构，而不会对活细胞中的其他非靶向G4产生显著影响

G4稳定蛋白核仁蛋白与dCas9的融合可特异性稳定癌基因MYC和肌肉相关基因Igta启动子中的G4s以及端粒G4s，分别导致细胞增殖停滞、成肌细胞分化抑制和细胞衰老

此外，CRISPR可以赋予G4结合化合物吡啶二甲酰胺（PDC）和吡啶多糖（PDS）在G4内的选择性。该策略已用于稳定两种公认的lncRNA NEAT1和MALAT1的启动子区内的G4s，以及与脱铁性贫血、氧化应激、缺氧反应和MAPK途径有关的几个关键基因

与传统的G4配体相比，CRISPR引导的生物素缀合的PDC和PDS能够更精确地研究从头G4s的生物功能

这一策略将为阐明特定G4s与特定生物过程或人类疾病的关联铺平道路。此外，它可以在活细胞中开辟一条筛选G4探针或G4候选药物的新途径，其仅对感兴趣的G4具有特异性靶向性，脱靶效应的风险较低，促进了基于G4的疾病诊断和治疗 More information: Geng Qin et al, Targeting specific DNA G-quadruplexes with CRISPR-guided G-quadruplex-binding proteins and ligands, Nature Cell Biology (2024). DOI: 10.1038/s41556-024-01448-1

Journal information: Nature Cell Biology