生物评论周报第209期:nature线粒体编辑器具有广泛的核基因组脱靶编辑

1、nature:线粒体编辑器具有广泛的核基因组脱靶编辑

2022年5月12日,来自北京大学伊成器团队在《自然》杂志上发表了题为“ Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations.”的研究成果,发现线粒体碱基编辑器可诱发大量的核内脱靶突变。

据研究人员介绍,DddA衍生的胞嘧啶碱基编辑(DdCBE)是分割的DddA两半和转录激活剂样效应器(TALE)阵列蛋白的融合,使线粒体DNA中的C-G到T-A有针对性地转换。然而,其在全基因组范围内的特异性却不甚了解。

Fig 1 | DdCBE 工作机制示意图

 

研究人员表明,线粒体碱基编辑在核基因组中诱导广泛的脱靶编辑。在全基因组范围内,对其编辑组的无偏分析显示了数百个依赖或不依赖TALE阵列序列(TAS)的脱靶位点。核DNA(nDNA)中依赖TAS的脱靶位点通常只由两个TALE重复序列中的一个指定,这对DdCBE由定位在近处的成对TALE蛋白引导的原则构成挑战。与TAS无关的nDNA脱靶点经常在具有不同TALE阵列的DdCBE中共享。

值得注意的是,它们与CTCF结合位点有强烈的共定位,并在TAD边界富集。研究人员还设计了DdCBE来减轻这种脱靶效应。总的来说,这些结果对DdCBE在基础研究和治疗应用中的使用有影响,并表明需要彻底定义和评估碱基编辑工具的脱靶效应。

 

 

(评论:对于推动基因编辑技术在治疗线粒体疾病方面的应用提供了重要的理论依据。)

文章来源:

Lei, Zhixin, Meng et al,  Mitochondrial base editor induces substantial nuclear off-target mutations. DOI: 10.1038/s41586-022-04836-5,最新IF:43.07

 

2、Cell: 睡眠不足角膜上皮干细胞的危害

2022年4月28日,来自厦门大学医学院眼科研究所刘祖国教授和李炜教授团队在Stem Cell Reports杂志发表标题为“Sleep Deprivation Induces Corneal Epithelial Progenitor Cell Over-Expansion through Disruption of Redox Homeostasis in the Tear Film.”的最新研究成果,揭示睡眠不足对角膜上皮干细胞的危害。

睡眠缺乏是全世界关注的公共健康问题。全球约有27%的人存在睡眠障碍,在中国,成年人失眠的发病率高达38.2%。更令人震惊的是,有六成以上中国青少年存在睡眠不足问题。睡眠不足与糖尿病、高血压、心血管疾病以及肥胖等全身疾病相关,严重影响人类身心健康。

fig 2| 概图

 

人类角膜上皮是位于角膜表面的厚度仅50微米左右的上皮组织,在维持角膜的高度透明和表面光滑、防止外界微生物入侵方面发挥十分重要的作用。角膜上皮大约4周更新一次,位于角膜边缘的角膜上皮干细胞是其得以不断更新的源泉。在正常情况下,角膜上皮干细胞受到眼表面微环境的良好保护。

由于眼表暴露于外部环境,容易受到不良刺激因素影响,从而产生氧自由基。正常泪液中含有很多抗氧化成分,可以对抗氧自由基,维持氧化和抗氧化的平衡。眼科研究所的这项研究发现,在睡眠不足情况下,泪液中过高的活性氧破坏了这种平衡,从而激活角膜上皮干细胞,导致角膜上皮干细胞过度增殖。

该研究发现,短期内的上皮细胞过度增殖对于机体来说可能是一种适应性的保护措施。而在经历2个月长期睡眠缺乏之后,小鼠出现角膜上皮干细胞缺乏,角膜透明度也明显下降。

Highlights

1、Sleep deprivation induces the over-expansion of corneal epithelial progenitor cells (CEPCs)

2、Sleep deprivation disrupts redox homeostasis in the tear film

3、PI3K/AKT signaling pathway activation is essential to ROS-stimulated CEPC over-proliferation

4、Topical L-glutathione treatment attenuates CEPC over-proliferation

 

(评论:该研究给长期睡眠不足人群敲响了视力危机的警钟。

文章来源:

Sanming Li,Liying Tang,Jing Zhou et al. Sleep deprivation induces corneal epithelial progenitor cell over-expansion through disruption of redox homeostasis in the tear film. https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(22)00156-4, cell

 

3、Nature:微生物蛋白的“人造肉”能带来多少环境效益?

2022年5月4日,来自德国波茨坦气候影响研究所Florian Humpenöder等研究人员在学术期刊《自然》上发表了题为“ Projected environmental benefits of replacing beef with microbial protein.”的研究成果,完成微生物蛋白替代牛肉的环境效益预测。

据研究人员介绍,反刍动物肉为人类提供了宝贵的蛋白质,但畜牧业生产对环境有许多负面影响,特别是在森林砍伐、温室气体排放、水的使用和富营养化方面。除了饮食上向植物性饮食转变外,人们还提出了仿制品,包括植物性肉类、培养肉和发酵衍生的微生物蛋白(MP),作为减少畜牧业生产的外部因素的手段。生命周期评估(LCA)研究估计,在以糖为原料的生物反应器中生产的MP有很大的环境效益,特别是与反刍动物肉相比。

 

研究人员提出了在面向2050年的前瞻性全球土地利用方案中,对MP作为反刍肉的替代品的分析。这项研究通过估计MP在未来社会经济途径中的环境效益,对LCA研究进行补充。这个模型预测显示,到2050年,用MP替代全球20%的人均反刍肉类消费(以蛋白质为基础)可以抵消未来全球牧场面积的增加,将每年的森林砍伐和相关的二氧化碳排放减少一半左右,同时也降低了甲烷排放。然而,在消费者接受度一定的假设下,进一步扩大MP的规模,会对减少森林砍伐和相关的二氧化碳排放产生非线性的饱和效应,而这种效应无法用静态的LCA方法来体现。

 

(评论:新型食物有潜力减少饮食对环境的影响,同时满足更广泛人群的基本营养需求。)

文章来源:

Humpender, Florian, Bodirsky et al, Projected environmental benefits of replacing beef with microbial protein.2022-05-04, doi: 10.1038/s41586-022-04629-w

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