赵庆顺
南京大学遗传学与发育生物教授、博导
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研究学习经历:

编辑
历数基因编辑工具英雄榜,除了风头正劲的 CRISPR/Cas 和饱受争议的 NgAgo,由南京大学模式动物研究所赵庆顺教授、朱民生教授和金陵医院周国华研究员,共同打造的 SGN 应当拔得头筹。这种结构性引导,而非序列识别的基因编辑工具,尽管在体内的的编辑效率还很低,但赵庆顺教授希望“感兴趣的同行加入,共同来优化和完善 SGN 编辑系统”。

生物 360 精选了赵庆顺教授在 2015-2016 年发表的 3 篇文章,翻译摘要以供读者更好的了解其工作成果。由于编辑个人翻译水平有限,如有错误感谢您的指正。

1

Xu, S., Cao, S., Zou, B., Yue, Y., Gu, C., Chen, X., … Zhao Q, Zhou, G. (2016). An alternative novel tool for DNA editing without target sequence limitation: the structure-guided nuclease. Genome Biology, 17, 186. http://doi.org/10.1186/s13059-016-1038-5(注:开源 paper 可下载)

无靶标序列限制的 DNA 编辑的一种可选择性新颖的工具:结构导向性核酸酶(SGN)

摘要: 工程性内切酶是 DNA 编码的一种重要的技术工具。然而,序列编排也许会限制它们的应用。我们了设计了一个由片状核酸内切酶 1 (FEN-1)组成的结构导向性核酸内切酶(SGN),它可以识别 3’片状结构和 Fok I 的切割区,这个切割去能够切割 DNA 链。SNG 能够识别基于由靶标分子与导向性 DNA(gDNA)形成的 3’片状结构靶标 DNA,同时通过它的 Fn1 二聚作用切割靶标。我们的结果表明了由一对 gDNAs 指导的 SGN 能够切割转基因的报告基因以及斑马鱼胚胎染色体组的内源性基因。

2

Li, J., Yue, Y., Dong, X., Jia, W., Li, K., Liang, D., … Zhao, Q. (2015). Zebrafish foxc1a Plays a Crucial Role in Early Somitogenesis by Restricting the Expression of aldh1a2 Directly. The Journal of Biological Chemistry, 290(16), 10216–10228.(注:开源 paper 可下载)

斑马鱼 foxc1a 在早期的体节发生通过直接限制 aldh1a2 的表达扮演着重要的角色

摘要: Foxc1a 是叉头框转录因子中的一员。它在斑马鱼的体节发生扮演着至关重要的作用。然而,基于它在体节发生中的分子机制却没有人知道。为了揭露 foxc1a 是如何调控斑马鱼体节发生的,我们使用 TALEN (转录激活子样效应因子核酸酶)技术制造了foxc1a 基因敲除的斑马鱼。无foxc1a 基因的斑马鱼胚胎发育在早期表现出了体节发生的缺陷。对调控体节发生主要基因的表达分析表明了通过调控myod1 的表达,foxc1a 能够控制早期的体节发生。在早期的 foxc1a 基因敲除的胚胎中,fgf8a 和 deltaC 的表达是不存在的,然而 aldh1a2(主要责任是调控视黄酸信号)的表达则显著的增加。在foxc1a 缺失的胚胎中,视黄酸水平的增加由于 aldh1a2 的缺失被抑制,而 myod1 的表达减少则部分 通过 fgf8a 和 deltaC 的重新表达得以拯救。然而,斑马鱼胚胎的染色质免疫沉淀试验揭示 Foxc1a 势必将直接促进 aldh1a2 的表达。另一方面,在早期体节发生中,斑马鱼胚胎的体节不论是抑制 fgf8a 的表达还是抑制 Notch 信号都将影响 aldh1a2 的表达,但是抑制 fgf8a 的表达可以减少deltaC 的表达,反之亦然。总而言之,我们的结果证明了foxc1a 通过直接抑制中胚层aldh1a2 的表达,在被 Fgf 和 Notch 信号控制的早期的体节发生中扮演着至关重要的角色。

3

Li Junbo, Yue Yunyun, and Zhao Qingshun. Retinoic acid signaling is essential for valvulogenesis by affecting endocardial cushions formation in zebrafish embryos Zebrafish. January 2016, 13(1): 9-18. doi:10.1089/zeb.2015.1117.(注:开源 paper 可下载)

在斑马鱼胚胎中视黄酸信号对于通过影响心内膜垫构造的 valvulogenesis 是至关重要的

摘要: 视黄酸 (RA) 在心脏发育形成的许多阶段扮演着重要的角色。由斑马鱼胚胎中添加外源性的视黄酸导致房室管(AVC) 的缺陷。然而,内源性 RA 是否参与了心瓣膜构建仍是未知的。因此,我们通过敲除 aldh1a2来研究在心瓣膜中 RA 信号的角色,这个基因主要是在斑马鱼早期胚胎中负责合成 RA 的。结果表明了部分敲除 aldh1a2 后能够在 108 hpf(108 小时受精后)引起原始心瓣膜小叶形成的缺陷。通过 4 - 二乙氨基苯甲醛抑制内源性视黄酸信号显示了当 RA 信号影响了 16–26 hpf 时的瓣膜起源。虽然它们在早期发育过程中拥有几乎正常的血液动力学和心腔规模,但是 aldh1a2 的变异在 76 hpf 出现心内膜垫(EC) 缺损现象。检查了包括 bmp4, bmp2b, nppa, notch1b, 和 has2 在内的 AVC 标记基因的表达模式,我们发现变异导致了心内膜 AVC 的不正常发育,但在 50 hpf 出现了正常的心肌 AVC 的发育。与在心内膜的 AVC 的表达减少相一致,VE 钙黏素基因 cdh5,一个 Notch 信号通路的下游基因,在 50 hpf 时候aldh1a2 突变体的 AVC 中出现异位表达,并且 cdh5的过表达大大地影响了 76 hpf 胚胎 EC 结构形成。总的来说,我们的结果表明了视黄酸信号在斑马鱼心脏的瓣膜起源中扮演着至关重要的作用。

如您对赵庆顺教授的研究非常关注,请您关注即将在 2017 年 3 月 24、25 日在上海举办的“基因编辑专题研讨会”。赵庆顺教授将在会议上就他的研究同各位做深入探讨。

拓展阅读:

南京大学发布无序列限制的 DNA 编辑新工具

南京大学团队:新型基因组编辑系统尚需打磨

马上报名参加 基因编辑专题研讨会

代表性论文:

编辑

1. Xu S, Cao S, Zou B, Yue Y, Gu C, Chen X, Wang P,Dong X, Xiang Z, Li K, Zhu M, Zhao Q, Zhou G. An alternative novel tool for DNA editing without target sequence limitation: the structure-guided nuclease (SGN). Genome Biol. 2016

2. Jingyun Li, Yunyun Yue, Xiaohua Dong, Wenshuang Jia, Kui Li, Dong Liang, Zhangji Dong, Xiaoxiao Wang, Xiaoxi Nan, Qinxin Zhang, Qingshun Zhao*. 2015. Zebrafish foxc1a plays a crucial role in early somitogenesis by restricting the expression of aldh1a2 directly. The Journal of Biological Chemistry, 290(16):10216-28.

3. Junbo Li, Yunyun Yue, Qingshun Zhao*. 2015. Retinoic acid signaling is essential for valvulogenesis by affecting endocardial cushions formation in zebrafish embryos. Zebrafish, (Accept).

4. Zhangji Dong, Xiaohua Dong, Wenshang Jia, Shasha Cao, Qingshun Zhao*. 2014. Improving the efficiency for generation of genome-edited zebrafish by labelling primordial germ cells. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 55:329-34.

5. Jingyun Li, Kui Li, Xiaohua Dong, Dong Liang, Qingshun Zhao*. 2014. Ncor1 and Ncor2 play essential but distinct roles in zebrafish primitive myelopoiesis. Developmental Dynamics, 243(12):1544-1553.

6. Junbo Li, Wenshuang Jia, Qingshun Zhao*. 2014. Nitrite affects zebrafish valvulogenesis through yielding too much NO signalling. PLoS ONE, 9(3):e92728.

7. Zhangji Dong, Jiachun Ge, Zhiqiang Xu, Xiaohua Dong, Shasha Cao, Jianlin Pan, Qingshun Zhao*. 2014. Generation of myostatin b knock out yellow catfish (Tachysurus fulvidraco) using transcription activator-like effector nucleases. Zebrafish, 11(3):265-74.

8. Ting Xu, Jing Zhao, Ping Hu, Zhangji Dong, Jingyun Li, Hongchang Zhang, Daqiang Yin*, Qingshun Zhao**. 2014. Pentachlorophenol exposure causes Warburg-like effects in zebrafish embryos at gastrulation stage. Toxicology and Applied Pharmacology, 277(2):183-91.

9. Dong Liang, Wenshuang Jia, Jingyun Li, Kui Li, Qingshun Zhao*. 2012. Retinoic acid signalling plays a restrictive role in zebrafish primitive myelopoiesis. PLoS ONE, 7(2): e30865.

10. Jiachun Ge, Zhangji Dong, Jingyun Li, Zhiqiang Xu, Wei Song, Jie Bao, Dong Liang, Junbo Li, Kui Li, Wenshuang Jia, Muzi Zhao, Yongxiang Cai, Jiaxin Yang, Jianlin Pan, Qingshun Zhao*. 2012. Isolation of yellow catfish b-actin promoter and generation of transgenic yellow catfish expressing enhanced yellow fluorescent protein. Transgenic Research, 21(5):995-1004.

11. Jingyun Li, Ping Hu, Kui Li, Qingshun Zhao*. 2012. Identification and characterization of a novel retinoic acid response element in zebrafish cyp26a1 promoter. The Anatomical Record, 295:268-277.

12. Zhangji Dong, Jiachun Ge, Kui Li, Zhiqiang Xu, Dong Liang, Jingyun Li, Junbo Li, Wenshuang Jia, Yuehau Li, Xiaohua Dong, Shasha Cao, Xiaoxiao Wang, Jianlin Pan, Qingshun Zhao*. 2011. Heritable targeted inactivation of myostatin gene in yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco) using engineered zinc finger nucleases. PLoS ONE, 6(12):e28897.

13. Fang Xu, Kui Li, Miao Tian, Ping Hu, Wei Song, Jiong Chen, Xiang Gao, Qingshun Zhao*. 2009. N-CoR is required for patterning the anterior–posterior axis of zebrafish hindbrain by actively repressing retinoid signaling. Mechanism of Development, 126:771-780.

14. Daqiang Yin, Hankai Zhu, Ping Hu, Qingshun Zhao*. 2009. Genotoxic effect of 2,4,6-trichlorophenol on p53 gene in zebrafish liver. Environmental Toxicology and Chemistry, 28(3): 603–608.

15. Ping Hu, Miao Tian, Jie Bao, Guangdong Xing, Xingxing Gu, Xiang Gao, Elwood Linney, Qingshun Zhao*. 2008. Retinoid regulation of the zebrafish cyp26a1 promoter. Developmental Dynamics, 237:3798-3808.

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