Nat Chem Biol:利用CRISPR-Cas9激活細菌中沉默的基因簇,有望發現...

2020-12-19 生物谷

2017年4月13日/生物谷BIOON/---為了抵抗疾病，很多醫藥庫中的武器是從細菌當中獲得的。如今，利用CRISPR-Cas9基因編輯技術，研究人員揭示出沉默基因中隱藏著的更多潛在的寶藏。

作為一類常見的細菌，鏈黴菌被用來產生很多作為抗生素、抗癌試劑和其他藥物的化合物。在一項新的研究中，來自美國伊利諾伊大學和新加坡科技研究局的研究人員利用CRISPR-Cas9技術激活鏈黴菌中不表達的或者說沉默的基因簇。相關研究結果於2017年4月10日在線發表在

Nature Chemical Biology

期刊上，論文標題為「CRISPR–Cas9 strategy for activation of silent Streptomyces biosynthetic gene clusters」。論文通信作者為伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校化學與與生化分子工程系教授Huimin Zhao。

Zhao說，「在過去，科學家們僅篩選細菌在實驗室中產生的天然產物以便尋找新的藥物。但是自從細菌基因組被測序以來，我們就意識到我們僅發現這種基因組編碼的天然產物的一小部分。」

「絕大多數生物合成基因簇在實驗室條件下並不表達，或者非常低水平地表達。這就是為什麼我們稱它們是沉默的。存在大量的新藥物和新知識等待我們從這些沉默的基因簇中去發現。它們真地是隱藏的寶藏。」

為了挖掘未發現的基因組寶藏，這些研究人員首先利用計算工具鑑定出沉默的生物合成基因簇，即一小群參與製造化學產物的基因。他們隨後利用CRISPR/Cas9技術將一種強啟動子序列插入到他們想要激活的基因前面，促使細菌細胞製造這些基因簇編碼的天然產物。

Zhao說，「對CRISPR/Cas9技術而言，這是一個較新的研究方向。大多數CRISPR/Cas9相關的研究著重關注生物醫學應用，如治療遺傳病，但是我們將它用於藥物開發。」他的實驗室是首次將這種CRISPR系統用於鏈黴菌中。「在過去，啟動或關閉鏈黴菌中的特定基因是比較困難的。如今，利用CRISPR/Cas9，我們能夠高效地靶向幾乎任何一個基因。」

這些研究人員成功地激活了一些沉默的生物合成基因簇。為了尋找候選藥物，每個天然產物需要加以分離和研究以便確定它發揮什麼功能。為此，從一種沉默的生物合成基因簇經激活產生的新的化合物當中，他們分離出一種化合物並且確定了它的結構。他們發現它具有與源自鏈黴菌的其他藥物完全不同的結構。

Zhao說，這些新的化合物可能導致人們開發出新的藥物來避免抗生素耐藥性或從不同的角度抵抗癌症。

他說，「抗菌素耐藥性是一項全球挑戰。我們想要發現新的作用機制和新性質，因此我們能夠發現新的方法來攻擊癌症或病原體。我們想要鑑定出新的化學物骨架來開發新的藥物，而不是修飾現存的藥物。」（生物谷 Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎個人轉發，網站轉載請註明來源「生物谷」，商業授權請聯繫我們 。更多資訊請下載 生物谷 app.原始出處：Mingzi M Zhang, Fong Tian Wong, Yajie Wang et al. CRISPR–Cas9 strategy for activation of silent Streptomyces biosynthetic gene clusters. Nature Chemical Biology, Published online 10 April 2017, doi:10.1038/nchembio.2341

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