正文
的紧凑型表观遗传沉默器,通过
腺相关病毒
(AAV)
载体进行全身递送,能够有效关闭小鼠整个大脑中的朊病毒蛋白
(PrP)
的编码基因,而不会改变DNA序列。
CHARM代表了一种全新的、基于表观遗传干预的治疗方式,可广泛应用于由不需要的蛋白质的毒性积聚引起的一系列疾病。
早在17世纪,就有关于羊瘙痒症的记载,以及众所周知的“疯牛病”、“僵尸鹿”,这些骇人听闻的疾病都是由
朊病毒
(Prion)
引起的。
在人类中,已发现了4种朊病毒病——库鲁病、克-雅氏病、GSS综合征以及致死性家族性失眠症。这些致命性神经退行性疾病可自发出现,也可遗传,甚至可通过传播获得
(例如同类相食)
。所有的朊病毒病均由一个单一的分子机制导致。即都是由
PRNP
基因编码的朊病毒蛋白
(PrP)
的构象从其固有折叠形式
(PrP
C
)
到一种自我复制的错误折叠形式
(PrP
Sc
)
变化引起的,这种错误折叠的朊病毒蛋白会引发毁灭性的神经退行性疾病。
虽然目前朊病毒病没有有效的治疗方法,但研究表明,降低实验动物大脑中的朊病毒蛋白水平可以阻止疾病进展,并且具有最有化的副作用。此外,朊病毒蛋白
(PrP)
在哺乳动物中是非必需的,因此,降低朊病毒蛋白在大脑中的表达水平是一种可行的治疗策略。
在这项最新研究中,研究团队设计了一种紧凑的、无蛋白酶组分的
表观基因编辑器
,称为
CHARM
——Coupled Histone tail for Autoinhibition Release of Methyltransferase
(组蛋白尾部偶联实现甲基转移酶的自抑制释放 )
。
通过将组蛋白H3尾部和非催化性Dnmt3l结构域的直接融合,CHARM能够招募并激活细胞内源性表达的
DNA甲基转移酶
,使靶基因甲基化。这一设计不仅可以极大地降低需要转入基因的大小,还可以显著降低细胞毒性。更重要的是,CHARM可以独立于KRAB转录抑制域起作用,并与多种DNA结合方式兼容,包括CRISPR-Cas系统、转录激活因子和锌指蛋白等。