最初出版2017年2月14日，2020年6月24日更新。
表观遗传修饰是控制基因表达的另一层，超越了基因组序列。表观基因组的失调(整个基因组的表观遗传修饰的总和)与疾病状态有关，针对表观基因组可能会导致某些过程，如细胞重编程万能,更有效率。一般来说，表观遗传染色质修饰与基因表达的改变相关，但其因果关系和机制尚不清楚。如今，利用CRISPR可以对特定的基因组位点进行靶向表观遗传修饰，Addgene有许多工具可以实现这一目的。
表观遗传学最初是一个相关的领域，在这个领域中，DNA或组蛋白(帮助包装DNA的蛋白质)的共价修饰与基因表达或沉默有关。为了改变DNA修饰，研究人员使用了组蛋白去乙酰化酶等钝器，但靶向表观遗传修饰是不可能的。随着基因工程革命的到来表观基因组工程工具-锌指核酸酶和TALENs与表观遗传修饰符融合，在用户指定的位点上实现表观遗传修饰。
研究人员表明,TALE-TET1构造，将TALEN融合到Tet1去甲基酶催化结构域，可以介导各种启动子CpG区域的去甲基化并诱导转录．其他研究人员此外融合对LSD1组蛋白去甲基化酶的TAL效应去甲基化增强区域(Mendenhall et al.， 2013)。通过比较增强子活跃或沉默时的基因激活情况，他们可以识别以前未被描述的增强子的靶基因。流行的TALEN-basedLITE系统也包括光调节组蛋白甲基转移酶和去乙酰化酶。
CRISPR和表观遗传学
与许多基于talen的技术一样，CRISPR的出现使定位变得更加容易!借助于指导rna， Cas蛋白和表观遗传修饰物之间的融合可以靶向特定的DNA序列。非编辑CRISPR应用将催化死亡的dCas9与多种表观遗传修饰剂融合到特定的基因座上，而不会导致双链断裂。下面你会发现一些基于crispr的Addgene的表观遗传修饰。对于大多数这些结构，催化死修饰剂也可作为控制。要了解最新的CRISPR表观遗传工具列表，请查看我们的CRISPR表观遗传学的资源．
转录激活
p300乙酰转移酶
融合到p300乙酰转移酶催化结构域的dCas9增加特定位点的H3K27ac组蛋白修饰水平。Charles Gersbach的实验室已经储存了哺乳动物表达结构，包括pcDNA-dCas9-p300核心和pcDNA3.3-Nm-dCas9-p300核心，以及pLV-dCas9-p300-P2A-PuroR慢病毒表达。
Tet1 demethylase
胡荣贵的实验室创造了pdCas9-Tet1-CD在哺乳动物细胞中靶向胞嘧啶去甲基化。这个质粒与pcDNA3.1-MS2-Tet1-CD减少甲基化并激活转录。带有相同修饰物的慢病毒载体，Fuw-dCas9-Tet1CD这是鲁道夫·杰尼施的实验室提供的即用慢病毒．
Tet1引起DNA胞嘧啶去甲基化。然而，DNA氧化和修复途径中的一些蛋白在Tet1下游工作，在去除胞嘧啶后恢复DNA。最近，Albert Cheng的实验室开发了Casilio-ME，基于他们的Casilio系统. 该系统允许Tet1单独靶向传递，或与DNA氧化和修复因子结合，从而允许与其他Tet1传递系统相比，靶点的基因激活增加．
转录镇压
DNA甲基转移酶3 α
Vlatka Zoldoš的实验室已经存放了pdCas9-DNMT3A-EGFP和pdCas9-DNMT3A-PuroR在哺乳动物细胞中靶向胞嘧啶甲基化。共表达标记物EGFP和PuroR能够对转导的细胞进行分类和选择。格兰特·查伦的实验室还创建了pCMV-dCas9-D3A)及依赖文字(TetO-dCas9-D3A)结构。慢病毒表达,Fuw-dCas9-Dnmt3a和Fuw-dCas9-Dnmt3a-P2A-tagBFP都可以在鲁道夫·杰尼施的实验室得到，前者也可以在即用慢病毒．
DNA甲基转移酶MQ1
赖氨酸特异性去甲基化酶1
为什么要使用表观遗传修饰物？
表观遗传修饰当然不是唯一一种基于CRISPR设计的改变基因表达的技术。将dCas9与VP64或VPR等转录激活物融合激活转录而dCas9-KRAB融合抑制转录。这两种方法也招募了表观遗传机制——但使用直接表观遗传修饰剂有优势吗？
与任何实验一样，您想要的结果将决定您应该使用的工具。如果你想研究一个特定修改的效果，目标编辑器，如H3K27ac，是可用的，表观遗传工具将是你最好的选择。
CRISPR表观遗传学工具的另一个潜在优势是它们的持久性和遗传性。一旦效应器失活/从系统中移除，CRISPR激活物和抑制物被认为是可逆的。相反，靶向表观遗传修饰物留下的表观遗传标记可能更容易被子细胞遗传。例如KRAB诱导的沉默是短暂的，在培养基中很快被逆转。然而，DNMT3A诱导的甲基化持续了100天的实验期，因为这个标记被忠实地在文化中传播在活的有机体内．
在某些情况下，表观遗传修饰剂可能比激活剂/抑制剂更有效-dCas9-p300比dCas9-VP64更能增加转录激活，特别是针对远端增强子时。由于这些工具的效果很可能与细胞类型和环境有关，所以在设置实验系统时尝试多个CRISPR工具可能是有意义的。请在评论中告诉我们你使用这些结构的经验!
寻找表观遗传修饰的质粒
Leah Schwiesow对本文的更新做出了贡献。
工具书类
Haldeman JM, Conway AE, Arlotto ME，等(2018)构建转基因表达和基于dcas9的表观基因组编辑的通用克隆平台。核酸研究47:e23-e23。https://doi.org/10.1093/nar/gky1286
Hilton IB, D’ippolito AM, Vockley CM, Thakore PI, Crawford GE, Reddy TE, Gersbach CA(2015)基于crispr - cas9的乙酰转移酶的表观基因组编辑激活启动子和增强子的基因。自然生物技术33:510-517。https://doi.org/10.1038/nbt.3199
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Klann TS, Black JB, Chellappan M, Safi A, Song L, Hilton IB, Crawford GE, Reddy TE, Gersbach CA (2017) CRISPR-Cas9表观基因组编辑技术能够高通量筛选人类基因组中的功能性调控元件。自然生物技术35:561-568。https://doi.org/10.1038/nbt.3853
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关键词:DNA甲基化，基因工程，dCas9-MQ1融合蛋白，DNA甲基化自然通讯8:。https://doi.org/10.1038/ncomms16026
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刘晓思，吴浩，季X，Stelzer Y，吴X，Czoderna S，Shu J，Dadon D，Young RA，Jaenisch R（2016）编辑哺乳动物基因组中的DNA甲基化。单元格167:233–247.e17。https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.056
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Maeder ML, Angstman JF, Richardson ME, Linder SJ, Cascio VM, Tsai SQ, Ho QH, Sander JD, Reyon D, Bernstein BE, Costello JF, Wilkinson MF, jung JK(2013)利用可编程的TALE-TET1融合蛋白靶向DNA去甲基化和内源基因激活。自然生物技术31:1137-1142。https://doi.org/10.1038/nbt.2726
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McDonald JI, Celik H, Rois LE, Fishberger G, Fowler T, Rees R, Kramer A, Martens A, Edwards JR, Challen GA(2016)基于可编程CRISPR/ cas9的系统诱导位点特异性DNA甲基化。生物开放5:866-874。https://doi.org/10.1242/bio.019067
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Mendenhall EM，Williamson KE，Reyon D，Zou JY，Ram O，Joung JK，Bernstein BE（2013）内源性增强子组蛋白修饰的位点特异性编辑。《自然生物技术》31:1133-1136。https://doi.org/10.1038/nbt.2701
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Stolzenburg S、Beltran AS、Swift Scanlan T、Rivenbark AG、Rashwan R、Blancafort P（2015）通过乳腺癌中可编程和靶向的从头DNA甲基化在体内实现稳定的致癌性沉默。癌基因34:5427–5435。https://doi.org/10.1038/onc.2014.470
Taghbalout A, Du M, Jillette N，等(2019)通过casilio -me介导的rna引导的甲基胞嘧啶氧化和DNA修复途径耦合，增强基于crispr的DNA去甲基化。10:自然通讯。https://doi.org/10.1038/s41467-019-12339-7
Vojta A, Dobrinić P, Tadić V, Bočkor L, Korać P, Julg B, Klasić M, Zoldoš V(2016)重组CRISPR-Cas9系统用于靶向DNA甲基化。核酸研究44:5615-5628。https://doi.org/10.1093/nar/gkw159
Williams RM、Senanayake U、Artibani M、Taylor G、Wells D、Ahmed AA、Sauka Spengler T（2017）。基因组和表观基因组工程CRISPR工具包，用于探索鸡胚体内顺式调节相互作用。生物十四：https://doi.org/10.1101/135525．
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Xu X, Tao Y, Gao X, Zhang L, Li X, Zou W, ruk, Wang F, Xu G, Hu R(2016)基于crispr的DNA靶向去甲基化方法。细胞发现2:。https://doi.org/10.1038/celldisc.2016.9
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主题:CRISPR，CRISPR 101
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