Epigenome editing for targeted DNA (de)methylation: a new perspective in modulating gene expression

表观基因组 表观遗传学 DNA甲基化 生物 表观遗传学 遗传学 清脆的 基因 组蛋白 染色质 基因表达调控 计算生物学 基因组编辑 基因表达
作者
Karishma Seem,Simardeep Kaur,Suresh Kumar,Trilochan Mohapatra
出处
期刊:Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology [Informa]
卷期号:59 (1-2): 69-98 被引量:3
标识
DOI:10.1080/10409238.2024.2320659
摘要

Traditionally, it has been believed that inheritance is driven as phenotypic variations resulting from changes in DNA sequence. However, this paradigm has been challenged and redefined in the contemporary era of epigenetics. The changes in DNA methylation, histone modification, non-coding RNA biogenesis, and chromatin remodeling play crucial roles in genomic functions and regulation of gene expression. More importantly, some of these changes are inherited to the next generations as a part of epigenetic memory and play significant roles in gene expression. The sum total of all changes in DNA bases, histone proteins, and ncRNA biogenesis constitutes the epigenome. Continuous progress in deciphering epigenetic regulations and the existence of heritable epigenetic/epiallelic variations associated with trait of interest enables to deploy epigenome editing tools to modulate gene expression. DNA methylation marks can be utilized in epigenome editing for the manipulation of gene expression. Initially, genome/epigenome editing technologies relied on zinc-finger protein or transcriptional activator-like effector protein. However, the discovery of clustered regulatory interspaced short palindromic repeats CRISPR)/deadCRISPR-associated protein 9 (dCas9) enabled epigenome editing to be more specific/efficient for targeted DNA (de)methylation. One of the major concerns has been the off-target effects, wherein epigenome editing may unintentionally modify gene/regulatory element which may cause unintended change/harmful effects. Moreover, epigenome editing of germline cell raises several ethical/safety issues. This review focuses on the recent developments in epigenome editing tools/techniques, technological limitations, and future perspectives of this emerging technology in therapeutics for human diseases as well as plant improvement to achieve sustainable developmental goals.
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