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中国科学家公布斑马鱼1号染色体全基因敲除研究成果

来源:动物所 2020-01-11 08:34




斑马鱼是一种小型热带淡水鱼。自上世纪70年代美国俄勒冈大学的George Streisinger教授将斑马鱼首次引入实验室以来,斑马鱼逐渐成为与小鼠、果蝇、线虫并列的四大模式动物之一。在40多年的斑马鱼研究发展历史中,欧美斑马鱼学者发起了几次大规模的斑马鱼随机诱变突变体库(Mullins et al. 1994; Solnica-Krezel et al. 1994),开展“从表型到基因型”的正向遗传筛选,有力地推动了斑马鱼研究领域的发展,奠定了斑马鱼作为模式动物的重要研究基础。
随着斑马鱼全基因组测序的完成(Howe et al. 2013)和CRISPR/Cas9等基因组编辑技术的成熟(Chang et al. 2013; Hwang et al. 2013),规模化靶向构建基因敲除突变体库,系统开展“从基因型到表型”的斑马鱼反向遗传学研究成为可能。近日,来自中国科学院水生生物研究所、清华大学、中国科学院动物研究所、北京大学等24家机构的学者组成斑马鱼科学家联盟,在国际知名期刊Genome Research在线公布了“斑马鱼1号染色体全基因敲除计划”的研究成果(Sun et al. 2019),这是国际上首次大规模的斑马鱼反向遗传学突变体库构建和遗传筛选计划。
此次发表在Genome Research的论文,报道了该联盟针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除,其中1029个基因获得成功敲除。该计划产生了目前学术界最大规模的经实验验证的有效和无效gRNA靶位序列库,这包括1086个有效gRNA靶位和1191个无效gRNA靶位。通过详实的数据分析,论文揭示了gRNA的敲除效率与其靶位GC含量呈现密切的正相关性,为日后基因组编辑中gRNA设计提供重要指导。ZAKOC共获得针对636个基因的1039个可传代的突变型,所有突变品系和遗传信息均通过国家水生生物种质资源库——国家斑马鱼资源中心对学术界公开(http://www.zfish.cn/TargetList.aspx)。在所有的突变基因中,约1/4与人类疾病密切相关,因此该计划为生命科学和医学科学领域提供了大量可供研究和筛选的斑马鱼人类疾病模型。该论文同时还展示了几个有代表性的突变体及其表型,发现了纯合突变体与基因敲降的表型不一致,进一步丰富了最近发现的“遗传补偿效应”理论。
该论文成果首次实现了脊椎动物整条染色体的系统性基因敲除,诞生了我国第一个大规模斑马鱼定向突变体库,对我国的相关科学研究具有重要价值,将进一步推动和引领国际斑马鱼表型组研究。论文的第一作者为中科院水生所孙永华研究员,通讯作者为中科院动物所刘峰研究员、清华大学孟安明院士和中科院水生所朱作言院士。(生物谷Bioon.com)
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